植物成長のON・OFFを決定する新規植物調整剤の開発

ジベレリン(GA)は、草丈の伸長促進や発芽促進、花芽形成促進などさまざまな生理作用をもつ植物ホルモンのひとつである。これまでに当研究室では、GAの受容体であるGID1のX線結晶構造を明らかにし、数多くの水素結合や疎水結合を介して厳密にGAを認識していることを示した。しかしながら、その厳密さゆえに、いまだGAのアゴニストやアンタゴニストは見出されておらず、GID1受容体に対する新規の植物成長調整剤（植調剤）の創生は困難であると考えられてきた。そこで、GAの不活化酵素GA2ox3及び生合成酵素GA3ox2を新たなターゲットとし、植調剤であるプロヘキサジオン(PHX)との共結晶化を進めることで、阻害の作用機作および構造と活性相関関係の解明及び、酵素の改変や新規の植調剤開発に有用なデータを提供し、植物におけるタンパク質の構造活性相関に基づいた新たな分子育種の可能性を探ることとした。イネにおいてはPHX処理によりGA2oxよりもGA3oxがより強い阻害作用を受け、節間伸長の抑制が起こる。両酵素とPHXとの共結晶構造解析を行い、重要なアミノ酸を見出すとともに、阻害活性測定や形質転換体イネによる調査も行なった。阻害剤との反応の違いを生み出す重要なアミノ酸を変化させた形質転換体イネにおける結果から、in vivoにおいてもPHXとの親和性を制御することで植物の形質をも制御することができる可能性が示唆された。さらに、イネとは逆の反応を示すストック植物の各酵素についても酵素活性や発現解析を進め、植物種による反応性の違いを見出すとともに更なる植調剤の応用を探った。

ジベレリン(GA)は、草丈の伸長促進や発芽促進、花芽形成促進などさまざまな生理作用をもつ植物ホルモンのひとつである。これまでに当研究室では、GAの受容体であるGID1のX線結晶構造を明らかにし、数多くの水素結合や疎水結合を介して厳密にGAを認識していることを示した。しかしながら、その厳密さゆえに、いまだGAのアゴニストやアンタゴニストは見出されておらず、GID1受容体に対する新規の植物成長調整剤（植調剤）の創生は困難であると考えられてきた。そこで、GAの不活化酵素GA2ox3及び生合成酵素GA3ox2を新たなターゲットとし、植調剤であるプロヘキサジオン(PHX)との共結晶化を進めることで、阻害の作用機作および構造と活性相関関係の解明及び、酵素の改変や新規の植調剤開発に有用なデータを提供し、植物におけるタンパク質の構造活性相関に基づいた新たな分子育種の可能性を探ることとした。イネにおいてはPHX処理によりGA2oxよりもGA3oxがより強い阻害作用を受け、節間伸長の抑制が起こる。両酵素とPHXとの共結晶構造解析を行い、重要なアミノ酸を見出すとともに、阻害活性測定や形質転換体イネによる調査も行なった。阻害剤との反応の違いを生み出す重要なアミノ酸を変化させた形質転換体イネにおける結果から、in vivoにおいてもPHXとの親和性を制御することで植物の形質をも制御することができる可能性が示唆された。さらに、イネとは逆の反応を示すストック植物の各酵素についても酵素活性や発現解析を進め、植物種による反応性の違いを見出すとともに更なる植調剤の応用を探った。