Study on the mechanism of nutrient recognition and coordination of nutrient response in plants

植物养分识别与协调养分响应机制研究

• 批准号: 19H05637
• 负责人: 藤原 徹
• 金额: $ 128.04万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-06-26 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H05637/
• 关键词: 栄養感知機構; 下流現象; 成長制御; 数理モデル; リボソーム

本研究では栄養感知の分子機構の解明と感知に伴って起こる現象の普遍的な解析を(1)細胞内、(2)細胞膜、(3)細胞壁の3つコンパートメントごとに進めきている。本年度の成果の概略を記す。(1)細胞内感知機構の構造的理解としてはリボソーム構造解析の結果に基づき、翻訳停止プロセスで起こる反応についてのホウ素の影響について生化学解析を進めたところ、ホウ素濃度がAUGUAA上で停止したリボソームにおけるアミノアシルtRNAの分解に影響を及ぼすことが明らかになった。また、ホウ素依存的なAUGUAA配列での翻訳停止現象に異常を示す変異株については原因遺伝子を明らかにし、当該遺伝子のコードするタンパク質と翻訳反応、mRNA分解反応との関係を解析した。その結果原因遺伝子の一つがAUGUAAを持つmRNA上で停止したリボソームの周辺でmRNAを切断する可能性を持っていることを明らかにした。また、翻訳制御に伴って分解されるmRNAの分解断片の役割についても検討を行った。細胞内のホウ素濃度によって翻訳制御を受けるNIP5;1遺伝子は転写もホウ素で影響されることが明らかになり、さらにこの転写制御にmRNAの分解断片が関与している可能性が明らかになった。(2)細胞膜：細胞膜に局在するホウ素輸送体BOR1はホウ素濃度が高まると細胞内に選択的に取り込まれ分解される。昨年度までのBOR1変異タンパク質のホウ素条件に応じた蓄積変化の観察に加えて、BOR1と相互作用するタンパク質を解析するための各種系統などの整備を進めた。(3)細胞壁：ホウ素欠乏での生育が野生型よりも優れた複数のシロイヌナズナ変異株について、ペクチン含量等に異常があることが見出されている。本年度は昨年度までに解析が進んでいなかった変異株について、原因遺伝子やその遺伝子産物の機能についての推定を進めた。

这项研究探讨了营养感应的分子机制，并对三个区室中的每个隔室中的每一个进行感应发生的现象进行了普遍分析：（1）细胞内，（2）细胞膜和（3）细胞壁。这是今年结果的概述。 （1）在对细胞内感应机制的结构理解方面，基于核糖体结构分析的结果，对硼对硼的影响进行了生化分析，并发现硼浓度会影响氨基酰基TRNA对核糖体的降解，该氨基含量会捕获了核糖体对核心的抗体。此外，对于在AuguaA序列中依赖硼依赖性翻译的停滞现象异常的突变菌株，揭示了病因基因，并且分析了基因编码的蛋白质与翻译和mRNA降解反应的蛋白质之间的关系。结果表明，其中一个因果基因有可能在携带auguaa上停止的核糖体周围裂解mRNA。我们还研究了由于翻译控制而降解的mRNA降解片段的作用。已经揭示了Nip5; 1基因被细胞中的硼浓度翻译，也受到硼的影响，并且已经揭示了mRNA的降解片段可能与该转录调控有关。 （2）细胞膜：当位于细胞膜的硼转运蛋白BOR1被选择地掺入细胞中并降解。除了观察到去年直至去年的硼条件下观察BOR1突变蛋白的积累变化外，我们还开发了各种系统来分析与BOR1相互作用的蛋白质。 （3）细胞壁：已经发现，在硼缺乏症下优于野生型生长的多个拟南芥突变体在果胶含量等方面具有异常。

项目成果

Arabidopsis Glucan Synthase-Like1 (GSL1) Is Required for Tolerance to Low-Calcium Conditions and Exhibits a Function Comparable to GSL10

拟南芥葡聚糖合成酶样 1 (GSL1) 是耐受低钙条件所必需的，并且表现出与 GSL10 相当的功能

• DOI: 10.1093/pcp/pcac106
• 发表时间: 2022
• 期刊: Plant and Cell Physiology
• 影响因子: 4.9
• 作者: Shikanai Yusuke;Takahashi Satomi;Enomoto Yusuke;Yamagami Mutsumi;Yamaguchi Katsushi;Shigenobu Shuji;Kamiya Takehiro;Fujiwara Toru
• 通讯作者: Fujiwara Toru

Involvement of NGATHA-Like 1 Transcription Factor in Boron Transport under Low and High Boron Conditions

NGATHA-Like 1 转录因子参与低硼和高硼条件下的硼转运

• DOI: 10.1093/pcp/pcac099
• 发表时间: 2022
• 期刊: Plant and Cell Physiology
• 影响因子: 4.9
• 作者: Tsednee,M.;Tanaka;M.;Fh Giehl;R.;von Wirテゥn;N. and Fujiwara;T.
• 通讯作者: T.

ホウ酸トランスポーター BOR1 の偏在制御におけるリン酸化の役割の解析

磷酸化在调节硼酸转运蛋白 BOR1 普遍性中的作用分析

• 发表时间: 2021
• 作者: Konishi Hiroyuki;Okamoto Takayuki;Hara Yuichiro;Komine Okiru;Tamada Hiromi;Maeda Mitsuyo;Osako Fumika;Kobayashi Masaaki;Nishiyama Akira;Kataoka Yosky;Takai Toshiyuki;Udagawa Nobuyuki;Jung Steffen;Ozato Keiko;Tamura Tomohiko;Tsuda Makoto;Yamanaka Koji;Ogi ;室 啓太，清水 優大，荻野 由香，堀 千明，高須賀 太一，笠井 光治，藤原 徹，高野 順平
• 通讯作者: 室 啓太，清水 優大，荻野 由香，堀 千明，高須賀 太一，笠井 光治，藤原 徹，高野 順平

Establishment of a genetically encoded magnesium sensor in Arabidopsis thaliana

拟南芥基因编码镁传感器的建立

• 发表时间: 2021
• 作者: Danhan Peng;Zhihang Feng;Takehiro Kamiya;Toru Fujiwara
• 通讯作者: Toru Fujiwara

The Arabidopsis PrmC/MTQ2/HemK homolog physically associates with an ER-localized Mg transporter and is required for plant low-Mg adaptation

拟南芥 PrmC/MTQ2/HemK 同源物与内质网定位的镁转运蛋白物理结合，是植物低镁适应所必需的

• 发表时间: 2020
• 作者: Zhihang Feng;et al.
• 通讯作者: et al.