独自の順遺伝学アプローチによる植物の活性酸素誘導性プログラム細胞死の分子機構解明

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本研究では、カタラーゼ欠損株（cat2）の細胞死を抑圧するセカンドサイト変異の解析から、H2O2誘導性細胞死の分子機構の解明を目指している。原因遺伝子として、特にシステインリッチタンパク質（CRUP）と他2つの遺伝子（SUP1およびSUP2）に注目し、これらの生理機能と相互関係について調べている。これまでにCRUPの分子生物学的解析を目的としてcDNAクローニングを試みてきたが、cDNAが長すぎるために成功しなかった。そこで、crup cat2の二重欠損株を用いた逆遺伝学的解析にフォーカスすることとした。温和かつ長期的な光ストレス条件におけるcat2の細胞死は、CRUPの欠損により完全に抑制された。一方で、弱光から強光へのシフトによりcat2で生じる細胞死はCRUPの欠損の影響を受けなかった。前者の条件で生じる細胞死にはサリチル酸が関与することがわかっており、CRUPはこのホルモンに依存的な細胞死を駆動することが示唆された。SUP1遺伝子はグルタミン合成酵素（GS）をコードしており、その欠損はcat2で生じる細胞死を抑制する。今年度は、GSと共役するグルタミン酸合成酵素（GOGAT）の影響を調べた。その結果、GOGATの欠損もcat2の細胞死を抑制したため、GS-GOGATサイクルが酸化ストレス誘導性細胞死に必要であることが明らかになった。前年度までに、SUP2はグルタチオン酸化を介してcat2の細胞死を促進することが明らかになった。今年度は、グルタチオン酸化イベントにおいてSUP2と共役するSUP3を同定し、どちらの遺伝子の欠損もDNA損傷応答を活性化することを見出した。