2016 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of molecular basis regulation mechanism for serine biosynthesis in plant
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26870855
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
岡村 英治 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 特別研究員 (90604398)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | Plant / Arabidopsis / Serine / Allosteric / Oryza / Physcomitrella |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、植物のセリン生合成を担うリン酸化経路と、その代謝制御機構における分子基盤解明を目的として研究を行った。これまでに、シロイヌナズナにおいてリン酸化経路の代謝制御における鍵酵素と考えられる3-ホスホグリセリン酸脱水素酵素（PGDH）の活性が、既知のセリンによる阻害のみならず、アラニンやバリン、ホモセリン、メチオニン、ホモシステインによって促進されることを発見した。また、これらエフェクターアミノ酸の中でホモシステインが最も低濃度で作用することを明らかにした。本年度は、イネ由来PGDH及びヒメツリガネゴケ由来PGDHの酵素活性制御について検討した。その結果、これらはシロイヌナズナ由来PGDHと同様の活性制御を受けることを見出した。一方、エフェクターアミノ酸のPGDHにおける結合部位の解明を目的として、その部位特異的変異酵素のエフェクターアミノ酸に対する応答を検討し、結合に重要なアミノ酸残基を同定した。このことから、植物のリン酸化経路の制御はこれまで考えられていた以上に複雑であり、植物においてセリンが関与する細胞プロセスは、発見したPGDHの活性調節機構によって制御されている可能性を見出した。
本研究ではさらに、各アイソザイムの役割、さらには発見した酵素活性制御機構の生理学的意義をシロイヌナズナにおいて解明することを目指した。当初、本実験はPGDH遺伝子破壊株の生理学実験のみで完結する予定であったが、セリンが多様な細胞プロセスに関わることに鑑み、将来より詳細な解析を可能とする生理学的基盤の構築に注力した。その結果、PGDH遺伝子破壊株に加え、発現抑制株及び過剰発現株を構築することができた。今後、これらシロイヌナズナのPGDH遺伝子変異株の解析を通じて、PGDHの新規活性制御機構と各アイソザムの生理学的機能についてより詳細に検討する予定である。
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