細胞内情報伝達系による植物防御遺伝子の発現制御機構の解析

细胞内信号转导系统分析植物防御基因表达调控机制

基本信息

批准号：
13039006
负责人：
柳澤修一
金额：
$ 2.75万
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 on Priority Areas
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

エチレンは植物防御遺伝子の発現を制御する重要なシグナルである。本年度は、アラビドピシスのエチレン応答において中心的な役割を担う転写因子EIN3の活性制御のメカニズムに関して解析を進めた。昨年度のトウモロコシのプロトプラストを用いた解析により、エチレンと拮抗するシグナル分子として働くグルコースはEIN3の分解を促進して、EIN3の転写促進活性を抑制することが明らかにしている。そこで、まず、アラビドピシスのプロトプラストを用いて同一の現象が起ることを確かめた。グルコースは野生型のアラビドピシスのプロトプラスト中ではEIN3の転写促進活性を抑制したが、グルコースセンサーとして機能するヘキソキナーゼの遺伝子に変異をもつmutant(gin2)のプロトプラスト中では促進活性を抑制しなかった。従って、EIN3のグルコース応答はヘキソキナーゼ依存型シグナル伝達系によって制御されていることが確かめられた。さらに、植物個体レベルでこの知見を確認するために、FLAG標識したEIN3を発現している形質転換アラビドピシスを作成して解析を行った。EIN3タンパク質のレベルの調節がシグナルに応答する上で重要であるという考えと一致して、この形質転換アラビドピシスは、エチレンシグナルに対して高感受性の表現型を、そしてグルコースシグナルに対して低感受性の表現型を示した。さらに、この形質転換アラビドピシスを用いて、エチレンとグルコースシグナル応答時におけるEIN3の分解速度を知らべたところ、エチレンはEIN3の分解を遅らせ、グルコースはEIN3の分解を促進することがわかった。さらに、ユビキチン依存型タンパク質の分解系の阻害剤であるMG132はEIN3の分解を阻害したことから、植物のエチレン応答にはユビキチン依存型タンパク質の分解系を介した転写因子EIN3の安定性の制御が重要であることが示唆された。

乙烯是控制植物防御基因表达的重要信号。今年，我们分析了转录因子 EIN3 活性的调节机制，该因子在拟南芥乙烯反应中发挥着核心作用。去年使用玉米原生质体的分析表明，葡萄糖作为与乙烯竞争的信号分子，促进EIN3的降解并抑制EIN3的转录促进活性。首先，他们证实使用拟南芥原生质体也发生了同样的现象。在野生型拟南芥原生质体中，葡萄糖抑制了 EIN3 的转录促进活性，但在己糖激酶基因发生突变的突变体 (gin2) 的原生质体中却没有抑制作用，己糖激酶基因具有葡萄糖传感器的功能。因此，证实EIN3的葡萄糖反应受到己糖激酶依赖性信号转导系统的调节。此外，为了在单株植物水平上证实这一发现，我们创建并分析了表达 FLAG 标记的 EIN3 的转化拟南芥菌株。与 EIN3 蛋白水平的调节对于信号响应很重要的观点一致，这种转化的拟南芥表现出对乙烯信号高度敏感的表型和对葡萄糖信号低敏感的表型。此外，利用这种转化的拟南芥，我们研究了 EIN3 对乙烯和葡萄糖信号的分解速率，发现乙烯减缓了 EIN3 的分解，而葡萄糖则促进了 EIN3 的分解。此外，泛素依赖性蛋白降解系统的抑制剂MG132抑制了EIN3的降解，表明通过泛素依赖性蛋白降解系统对转录因子EIN3的稳定性的调节参与了植物乙烯反应。建议这很重要。