花粉自他識別情報の受容機構に関するタンパク質構造化学的解析

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14360066
• Research Institution: NARA INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
• Principal Investigator: 高山 誠司 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助教授 (70273836)
• Keywords: 自家不和合性 / アブラナ科植物 / SP11 / SRK / SLG / MLPK / 受容体 / キナーゼ

Research Abstract

本研究は、アブラナ科植物の自家不和合性の自他識別反応に関わる花粉リガンドSP11と雌ずいSRK受容体複合体の構造解明を通じ、本反応の蛋白質レベルでの理解を目指すものである。昨年度はSP11の立体構造の解明に成功したので、本年度はSRK受容体複合体の構造解明に焦点を絞った。
1.SRK受容体複合体の構造解析
昨年度、受容体複合体の一つの構成成分である60K蛋白質が、当初推定していたSLGの翻訳後修飾物とは異なる可能性が示された。実際、動物培養細胞を用いて、SRKを単独で、あるいはSLGと共に発現させたが、SP11受容能を有する受容体を再構成することは出来なかった。アブラナ科植物の柱頭にSRKを発現させると活性型の受容体複合体が再構成されることから、植物(柱頭)に特有のSRK翻訳後修飾か、あるいは未同定の受容体構成成分が受容体の再構成に必須であることが明らかとなった。
2.受容体構成蛋白質の新候補MLPKの発見
上記の様に、受容体複合体の構造解明は、当初の予定とは異なる方向に進展したが、本年度、構成成分の有望な新候補を見出すことに成功した。それは、MLPKと名付けた膜結合型の新規蛋白質キナーゼであり、自家和合性の変異株の原因遺伝子の解析より見出された。自家和合性の変異株においては、MLPKは一塩基の非同義置換によりキナーゼ活性を失っていること、野生型のMLPKを発現させると自家不和合性を回復することが示され、MLPKが自家不和合性の情報伝達に必須の因子であることが明らかとなった。また、MLPKはN末端にミリストイル化モチーフを有し、細胞膜に局在していることが示され、SRKの近傍において、恐らく受容体複合体の一つの構成成分として機能している可能性が示唆された。今後、MLPKの具体的機能をさらに追求していく必要がある。

Research Products

• [Publications] G.Suzuki: "The S haplotypes lacking SLG in the genome of Brassica rapa."Plant Cell Rep.. 21. 911-915 (2003)
• [Publications] M.Iwano: "Immunohistochemical studies on translocation of pollen S-haplotype determinant in self-incompatibility of Brassica rapa."Plant Cell Physiol.. 44. 428-436 (2003)
• [Publications] M.Watanabe: "Recent progresses on self-incompatibility research in Brassica species."Breeding Sci.. 53. 199-208 (2003)
• [Publications] M.Mishima: "Structure of the male determinant factor for Brassica self-incompatibility."J.Biol.Chem.. 278. 36389-36395 (2003)
• [Publications] K.Murase: "A membrane-anchored protein kinase involved in Brassica self-incompatibility signaling."Science. 303. 1516-1519 (2004)