2018 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanism elucidation of silicic acid uptake by grain silicic acid channel
Project/Area Number |
17H06879
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Research Institution | Okayama University |
Principal Investigator |
齊藤 恭紀 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 特任助教 (10808786)
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Project Period (FY) |
2017-08-25 – 2019-03-31
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Keywords | 穀物 / 膜タンパク質 / 膜輸送体 / チャネル / アクアポリン / X線結晶構造解析 / ケイ酸 |
Outline of Annual Research Achievements |
ケイ素は土壌中に多く含まれる元素で、イネやトウモロコシ、オオムギ等、重要な穀物の生育や生産性を左右する。穀物はケイ素を土壌中から取り込むことで、生物的・非生物的ストレスに対して耐性を獲得しているので、ケイ素を取り込む仕組みの理解は穀物の頑健性や生産性の向上に大きく寄与すると期待されている。穀物におけるケイ素の取り込みは、根の外皮細胞の細胞膜上に発現しているケイ酸チャネルが土壌中のケイ酸を取り込むことから始まる。しかしながら、このケイ酸チャネルがどのような仕組みでケイ酸を透過しているのかについては、その立体構造が明らかになっていないために謎に包まれている。 本研究では穀物の根におけるケイ酸取り込みの機能制御を目指し、ケイ酸チャネルのケイ酸取り込み機構の原子基盤をX線結晶構造解析により明らかにすることを目的とした。 前年度では、穀物由来のケイ酸チャネルの結晶化に成功していたが、その結晶の質が良くなかったので、詳細な構造解析をすることが出来ないでいた。 最終年度では、結晶化条件・結晶化コンストラクト・結晶化後処理の至適化を行い、ケイ酸チャネル結晶の質を大幅に改善し、原子分解能でケイ酸チャネルの結晶構造を明らかにすることが出来た。この結晶構造では、これまでに報告されているアクアポリンファミリータンパク質の構造にはない特徴的なアミノ酸残基が基質透過経路を構成していた。この新たに見つかったアミノ酸残基に変異を持つ変異体を作出し、そのケイ酸輸送活性を調べたところ、ケイ酸輸送能が野生型と比べて減少しており、ケイ酸輸送に重要な残基であることが明らかになった。 本研究課題では、当初の研究目的および研究実施計画を充たす結果が得られ、予想以上の進展があった。
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Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(1 results)