タンパク質リン酸化を介した植物の環境適応機構の解明

通过蛋白质磷酸化阐明植物的环境适应机制

基本信息

批准号：
22KJ1616
负责人：
大久保祐里
金额：
$ 3.33万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

リン酸化によるタンパク質の翻訳後修飾は、細胞分裂や代謝、膜輸送などあらゆるプロセスに関わっている主要なシグナル伝達経路である。本研究では、タンパク質リン酸化を介した植物の環境適応機構の解明を目指しており、本研究では①硝酸イオントランスポーターNRT2.1を不活性化するリン酸化酵素の探索と、②機能未知タンパク質脱リン酸化酵素群の機能解析の２テーマを並行して実施している。テーマ①NRT2.1の501番目のSerをリン酸化するタンパク質リン酸化酵素は根の細胞に局在すると考えられるが，細胞膜や細胞質などどの画分に存在するかは分かっていない．そこで今年度は501番目のSer周辺配列をミミックした合成ペプチドと質量分析計を用いたリン酸化酵素活性評価系を確立し，根の膜画分と合成ペプチドをATP含有バッファーと反応させると合成ペプチドがリン酸化されることを見出した．根の全タンパク抽出液では活性を検出できなかったのに対し，膜画分を精製した場合のみ活性を検出したことから，NRT2.1の501番目のSerを標的とするリン酸化酵素は根の膜画分に存在すると考えられる．テーマ②シロイヌナズナで最大のタンパク質脱リン酸化酵素ファミリーであるPP2Cには80遺伝子が存在しており，環境応答などに関わることが明らかにされたものもある一方で，全体の70％はまだ基質が明らかになっていない．解析対象とした機能未知PP2Cの16遺伝子のうち単独欠損株で地上部や根の矮化を確認した遺伝子A，B，Cについて，今年度は野生株と欠損株を用いた15N代謝標識による定量リン酸化プロテオミクスを実施した．各プロテオミクスにおいて欠損株でリン酸化レベルが増加したタンパク質を検出しており，遺伝子A欠損株では128個，遺伝子B欠損株では72個，遺伝子C欠損株では51個のタンパク質をそれぞれの基質候補として同定した．

通过磷酸化进行的蛋白质翻译后修饰是参与细胞分裂、代谢和膜运输等多种过程的主要信号转导途径。在本研究中，我们旨在通过蛋白质磷酸化阐明植物的环境适应机制。本研究涉及（1）寻找一种使硝酸根离子转运蛋白NRT2.1失活的磷酸化酶，以及（2）使功能未知的蛋白质失活。磷酸化酶组功能分析的两个主题正在并行进行。主题 1：磷酸化 NRT2.1 的 Ser 501 的蛋白激酶被认为位于根细胞中，但尚不清楚它存在于哪些部分，例如细胞膜或细胞质。因此，今年，我们使用模拟第501 Ser周围序列的合成肽建立了磷酸化酶活性评估系统，并通过质谱仪发现被磷酸化。尽管在根的总蛋白提取物中没有检测到活性，但仅在纯化的膜级分中检测到活性，这表明靶向NRT2.1的Ser 501的磷酸化酶存在于根中，并且被认为存在于膜级分中。主题2：PP2C是拟南芥中最大的蛋白质去磷酸化酶家族，有80个基因，虽然其中一些已被证明与环境反应有关，但其中70%仍然没有底物。在分析的 PP2C 的 16 个功能未知的基因中，基因 A、B 和 C 被确认导致个别删除菌株中地上部分和根部矮化，将使用野生和删除菌株通过 15N 代谢标记进行定量今年进行了磷酸化蛋白质组学研究。在每次蛋白质组分析中，在A基因缺陷菌株中检测到磷酸化水平增加的蛋白质，在B基因缺陷菌株中检测到72种蛋白质，在C基因缺陷菌株中检测到51种蛋白质作为底物候选物。