植物の進化初期に派生した単一 LRR 受容体が制御する細胞内情報伝達の解明

阐明植物进化早期单个LRR受体调节的细胞内信号转导

• 批准号: 21K06226
• 负责人: 奥田 哲弘
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06226/
• 关键词: 受容体; シグナル伝達; シゾン; タンパク質発現; バキュロウィルス-カイコ幼虫; 構造生物学; ライブセルイメージング

植物は、独自の細胞膜受容体タンパク質を数多く持ち、外界からのシグナル分子を受容・応答する細胞内情報伝達機構を確立することで、生息環境へと適応してきた。高等植物は、主にLeucine-rich repeats (LRR)受容体ファミリーを用いて多様なシグナルを受容する。本研究では、単細胞紅藻シゾンがもつ、(1)単一LRR受容体のタンパク質機能と構造の解明、(2)受容体-リガンドが制御する細胞内情報伝達機構の解明、(3)シグナル伝達ダイナミクスの解明を目的とする。本年度は前年度に引き続き、LRR受容体の立体構造解析・生化学的解析に向けたタンパク質の発現・精製方法の再検討を行った。これまでに利用していたカイコ幼虫を用いたタンパク質発現系では発現実験ごとに不安定な結果が多く生じたため、昆虫培養細胞-バキュロウィルス発現系によるタンパク質発現をあらたに試みた。その結果、タンパク質結晶化スクリーニング、生化学的解析に十分な品質のタンパク質を各ドメインについて得ることができた。今後は、各ドメインのタンパク質結晶化スクリーニングに取り組むととともに、細胞外ドメイン全長タンパク質の電子顕微鏡単粒子解析試料の調整方法の検討を行っていく予定である。そしてin vitroタンパク質間相互作用解析に向けて、LRR受容体、共役受容体候補タンパク質群のタンパク質試料の調整方法と実験系の検討を行った。また、in vivo機能・局在解析のために、受容体と共役受容体候補について蛍光タンパク質タグ導入株の作出準備を進めた。

植物拥有大量独特的细胞膜受体蛋白，通过建立接收并响应外界信号分子的细胞内信息转导机制来适应其栖息地。高等植物主要利用富含亮氨酸重复序列（LRR）受体家族来接收不同的信号。在本研究中，我们将（1）阐明单细胞红藻Schizon拥有的单个LRR受体的蛋白质功能和结构，（2）阐明受体-配体控制的细胞内信息转导机制，以及（3）信号转导目的是阐明动态。今年，继去年之后，我们重新审视了LRR受体3D结构和生化分析的蛋白质表达和纯化方法。由于之前使用的蚕幼虫蛋白表达系统在每次表达实验中都产生了许多不稳定的结果，我们尝试了一种利用昆虫培养细胞杆状病毒表达系统进行蛋白表达的新方法。因此，我们能够为每个域获得足够质量的蛋白质，用于蛋白质结晶筛选和生化分析。未来，我们计划对每个结构域进行蛋白质结晶筛选，以及全长胞外结构域蛋白电镜单颗粒分析样品的制备方法研究。为了分析体外蛋白质-蛋白质相互作用，我们研究了LRR受体和偶联受体候选蛋白质组的蛋白质样品的制备方法和实验系统。此外，还制备了引入荧光蛋白标签的受体菌株和偶联受体候选菌株，用于体内功能和定位分析。

项目成果

Molecular mechanisms of plant peptide binding to receptors

• DOI: 10.1016/j.peptides.2021.170614
• 发表时间: 2021-07
• 期刊: Peptides
• 影响因子: 3
• 作者: S. Okuda

植物の配偶子誘引における多様なメカニズム

植物配子吸引的多种机制

• 发表时间: 2023
• 作者: 奥田 哲弘;外山 侑穂;八廣 遥斗;渡部 八雲;松田 直大;長江 拓也;砂川 勇太;須田 崚;金 星月;鈴木 孝征;東山 哲也
• 通讯作者: 東山 哲也

X線結晶構造解析から視えた受容体のシグナル伝達

通过 X 射线晶体学观察受体信号转导

• 发表时间: 2021
• 作者: 橋下梨乃;都筑正行;東山哲也;渡邊雄一郎;奥田哲弘
• 通讯作者: 奥田哲弘

Structural insight of peptide-ligand recognition by plant membrane receptors

植物膜受体识别肽配体的结构见解

• DOI: 10.5685/plmorphol.34.29
• 发表时间: 2022
• 期刊: PLANT MORPHOLOGY
• 作者: Bowman;J.L.;Berger,F.;Briginshaw;L.N.;Davies;K.M.;Dierschke;T.;Dolan,L.;Fisher;T.J.;Flores-Sandoval,E.;Futagami,K.;Ishizaki;K.;Kato;H.;Kohchi;T.;Levins;J.;Lin;S-S.;Nishihama;R.;Romani;R.;Tanizawa;Y.;Tsuzuki;M.;Watanabe,Y.;奥田 哲弘
• 通讯作者: 奥田 哲弘

Research in Mix-lab; Plant and Structural Biology

Mix-lab研究；

• 发表时间: 2021
• 作者: 橋下梨乃;都筑正行;東山哲也;渡邊雄一郎;奥田哲弘;都筑正行;Satohiro Okuda
• 通讯作者: Satohiro Okuda