植物の免疫応答における移動性化学シグナルと輸送体の同定に関する生物有機化学

生物有机化学用于识别植物免疫反应中的移动化学信号和转运蛋白

• 批准号: 15J02984
• 负责人: 及川 貴也
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J02984/
• 关键词: 輸送体; 二量体; 植物ホルモン; 傷害応答; タンパク質間相互作用; ジャスモン酸; 基質認識機構; 輸送体; 二量体; 植物ホルモン; 傷害応答; タンパク質間相互作用; ジャスモン酸; 基質認識機構

申請者は，植物の防御応答に深く関与する植物ホルモン「ジャスモン酸イソロイシン（JA-Ile）」の輸送体JAT/GTR1/NPF2.10を見出した．興味深いことに，NPF2.10は植物の生長調節を担う植物ホルモン「ジベレリン酸」や食害に対する防御二次代謝産物として知られるグルコシノレートも輸送することが明らかになっている．この事実から，NPF2.10はJA-Ile，ジベレリン酸，グルコシノレートといった化学構造の全く異なる基質を輸送可能な多機能輸送体であることが示唆され，その活性調節および基質認識メカニズムに興味が持たれた．前年度の研究により，NPF2.10の単量体・二量体形成が，リン酸化・脱リン酸化によって制御される事を明らかにした．より詳細な知見を得るために，野生型GTR1タンパク質，NPF2.10-T135Aタンパク質（恒常的非リン酸化模倣NPF2.10），NPF2.10-T135D（恒常的リン酸化模倣NPF2.10）をアフリカツメガエル卵母細胞に発現し，各基質に対する反応速度や基質親和性を導出した．また，蛍光タンパク質を融合したNPF2.10-T135Dの細胞内局在を共焦点顕微鏡によって確認したところ，NPF2.10-T135Dは細胞膜にほとんど局在していなかった．このことからNPF2.10の二量体化が自身の細胞膜局在を制御し，各基質の輸送を制御することが示唆された．続いて申請者は，NPF2.10のヘテロ二量体形成による活性制御について検討した．シロイヌナズナにおいてNPFは53種類存在し，その組み合わせによって輸送体の性質や活性が変化することが考えられた．そこで酵母を用いたハイスループットスクリーニング系を確立し，ヘテロ二量体を形成することでNPF2.10の輸送活性を変化させ得るNPF輸送体の候補を探索した．その結果，候補輸送体を数種類見出した．

申请人发现了JAT/GTR1/NPF2.10，一种植物激素的转运蛋白“异亮氨酸jasmonate（Ja-ire）”，它与植物防御反应深度涉及。有趣的是，据透露，NPF2.10还运输了gibberellic Acid，一种负责控制植物生长的植物激素，而葡萄糖醇（被称为次生代谢产物）可以防止食物损害。这一事实表明，NPF2.10是一种多功能转运蛋白，能够运输具有完全不同的化学结构（例如Ja- ire​​，gibberellic Acid和葡萄糖醇）的底物，并且已经吸引了其活性调节和底物识别机制。上一年的研究表明，NPF2.10中单体和二聚体的形成受磷酸化和去磷酸化的控制。为了获得更详细的知识，野生型GTR1蛋白NPF2.10-T135A蛋白（组成型非磷酸化模拟模拟于NPF2.10）和NPF2.10-T135D（组成型磷酸化模拟于NPF2.10）在副盐卵形和近代卵形中均表现出差异，并在盐酸盐和盐酸盐中均表达。此外，当通过共聚焦显微镜证实NPF2.10-T135D的亚细胞定位与荧光蛋白融合时，NPF2.10-T135D几乎不定位于细胞膜。这表明NPF2.10的二聚化调节其自身的细胞膜定位，并调节每种底物的运输。然后，申请人通过异二聚体形成检查了NPF2.10活性的控制。拟南芥中有53种NPF类型，人们认为转运蛋白的特性和活性取决于组合。因此，建立了使用酵母的高通量筛选系统，并为NPF转运蛋白的候选者搜索可以通过形成异二聚体来改变NPF2.10的运输活性。结果，发现了几个候选转运蛋白。