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

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“茉莉酸异亮氨酸（JA-Ile）”的转运蛋白，它与植物防御反应密切相关。有趣的是，据透露，NPF2.10 还转运赤霉酸（一种调节植物生长的植物激素）和硫代葡萄糖苷（被称为次生代谢物，可防止摄食损害）。这一事实表明NPF2.10是一种多功能转运蛋白，能够转运JA-Ile、赤霉酸和芥子油苷等化学结构完全不同的底物，我们对其活性调节和底物识别机制感兴趣。我们去年的研究表明，NPF2.10 的单体/二聚体形成是由磷酸化和去磷酸化控制的。为了获得更详细的信息，我们在非洲爪蟾中测试了野生型 GTR1 蛋白、NPF2.10-T135A 蛋白（组成型非磷酸化模拟 NPF2.10）和 NPF2.10-T135D（组成型磷酸化模拟 NPF2.10）。在卵母细胞中表达，并导出每种底物的反应速率和底物亲和力。此外，当我们使用共聚焦显微镜确认与荧光蛋白融合的NPF2.10-T135D的细胞内定位时，我们发现NPF2.10-T135D几乎不定位于细胞膜中。这表明 NPF2.10 的二聚化控制其自身的质膜定位和各种底物的运输。接下来，申请人研究了异二聚体形成对NPF2.10活性的调节。拟南芥中有 53 种 NPF，转运蛋白的性质和活性根据其组合而变化。因此，我们建立了利用酵母的高通量筛选系统来寻找候选NPF转运蛋白，这些转运蛋白可以通过形成异二聚体来改变NPF2.10的转运活性。结果，我们找到了几个候选转运蛋白。

项目成果

アメリカネムノキの就眠運動に関わる外向きK+チャネルの電気生理学的解析

美国专辑中参与睡眠运动的外向K+通道的电生理分析

• 发表时间: 2015
• 作者: 及川貴也;鈴木健史;石丸泰寛;浜本晋;宗正晋太郎;村田芳行;魚住信之;上田実
• 通讯作者: 上田実

GTR1はシロイヌナズナの傷害応答時にJA-Ileの移行に関与する

GTR1 参与拟南芥损伤反应过程中的 JA-Ile 易位

• 发表时间: 2016
• 作者: 及川貴也;石丸泰寛;武石翔平（北大院・農）;松浦英幸（北大院・農）;高橋公咲（北大院・農）;浜本晋（東北大院・工）;魚住信之（東北大院・工）;清水崇史（理研・CSRS）;瀬尾光範（理研・CSRS）;太田啓之（東工大・生命理工学院）;上田実
• 通讯作者: 上田実

GTR1は傷害葉から非傷害葉へのJA‐Ile 移行に関与し、過剰なJA応答を制御する

GTR1 参与 JA-Ile 从受伤叶片到未受伤叶片的转移，并控制过度的 JA 反应

• 发表时间: 2015
• 作者: 及川貴也;石丸泰寛;鈴木健史;武石翔平;松浦英幸;高橋公咲;浜本晋;魚住信之;清水崇史;瀬 尾光範;太田啓之;上田実
• 通讯作者: 上田実

アメリカネムノキの就眠を制御するK+チャネルSPORK2の機能解析

美国专辑树中控制睡眠的 K+ 通道 SPORK2 的功能分析

• 发表时间: 2016
• 作者: 及川貴也;石丸泰寛;宗正晋太郎;村田芳行;鷲山研人;浜本晋;魚住信之;吉川信幸;上田実
• 通讯作者: 上田実

Wound-inducible GTR1 transporter is involved in JA-Ile translocation during wound response in Arabidopsis

拟南芥伤口反应过程中伤口诱导的 GTR1 转运蛋白参与 JA-Ile 易位

• 发表时间: 2016
• 作者: Takaya Oikawa;Yasuhiro Ishimaru;Syohei Takeishi;Hideyuki Matsuura;Kosaku Takahashi;Shin Hamamoto;Nobuyuki Uozumi;Takafumi Shimizu;Mitsunori Seo;Hiroyuki Ohta and Minoru Ueda
• 通讯作者: Hiroyuki Ohta and Minoru Ueda