細菌による花形態遠隔操作メカニズムの解明と汎用的な花形態制御技術開発への応用

本研究では、植物病原細菌ファイトプラズマが篩部に分泌するタンパク質ファイロジェンが、花の形態を「遠隔制御」する機構を解析するとともに、ファイロジェンの標的認識部位を解明・改変し、花形態の自在な制御を可能とすることを目指す。本年度は主に、ファイロジェンの標的認識部位の解明とその改変に取り組んだ。ファイロジェンにランダムにアミノ酸変異を導入し、標的であるMADS転写因子との結合が強まる変異を選抜し、目的のアミノ酸変異を複数得ることに成功した。これらのアミノ酸はファイロジェンの立体構造上の特定の領域に集中して存在しており、当該領域がMADS転写因子との結合に働く標的認識領域であると考えられた。また、同様の手法を用いて、本来標的ではないMADS転写因子に対しての結合を強めるアミノ酸変異も選抜することができた。さらに、AIによる高精度なタンパク質構造および複合体予測プログラムであるColabFoldを用いて、ファイロジェンとMADS転写因子からなる複合体の構造予測を実施した。その結果、実験で絞り込まれた領域が、MADS転写因子側で既に明らかとなっているファイロジェンとの結合に重要な領域と、相互作用面を形成することが予測された。以上より、ファイロジェンにおけるMADS転写因子との結合に働く領域が特定され、ファイロジェンとMADS転写因子の結合モデルを構築できた。これはファイロジェンの標的認識部位の改変に向けた基盤的知見と考えられる。

本研究では、植物病原細菌ファイトプラズマが篩部に分泌するタンパク質ファイロジェンが、花の形態を「遠隔制御」する機構を解析するとともに、ファイロジェンの標的認識部位を解明・改変し、花形態の自在な制御を可能とすることを目指す。本年度は主に、ファイロジェンの標的認識部位の解明とその改変に取り組んだ。ファイロジェンにランダムにアミノ酸変異を導入し、標的であるMADS転写因子との結合が強まる変異を選抜し、目的のアミノ酸変異を複数得ることに成功した。これらのアミノ酸はファイロジェンの立体構造上の特定の領域に集中して存在しており、当該領域がMADS転写因子との結合に働く標的認識領域であると考えられた。また、同様の手法を用いて、本来標的ではないMADS転写因子に対しての結合を強めるアミノ酸変異も選抜することができた。さらに、AIによる高精度なタンパク質構造および複合体予測プログラムであるColabFoldを用いて、ファイロジェンとMADS転写因子からなる複合体の構造予測を実施した。その結果、実験で絞り込まれた領域が、MADS転写因子側で既に明らかとなっているファイロジェンとの結合に重要な領域と、相互作用面を形成することが予測された。以上より、ファイロジェンにおけるMADS転写因子との結合に働く領域が特定され、ファイロジェンとMADS転写因子の結合モデルを構築できた。これはファイロジェンの標的認識部位の改変に向けた基盤的知見と考えられる。