糖転移酵素変異株を用いた植物におけるアラビノガラクタンプロテインの新規機能探索

利用糖基转移酶突变体寻找植物中阿拉伯半乳聚糖蛋白的新功能

• 批准号: 21K20653
• 负责人: 大西 真理
• 金额: $ 2万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-08-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K20653/
• 关键词: アラビノガラクタンプロテイン; 原形質連絡; 細胞壁; 糖転移酵素; 糖鎖; 気孔; シロイヌナズナ; 情報伝達

アラビノガラクタンプロテイン (Arabinogalactan protein : AGP) は、大きく複雑なガラクトースに富んだ糖鎖修飾を特徴とする植物特異的な細胞外プロテオグリカンファミリーである。AGPは植物において様々な重要なプロセスに関与しているが、分子数が多く重複性が高いため、包括的な機能解析が困難であった。そこで、本研究ではAGPの糖鎖修飾が活性に重要であることに着目し、AGPの糖鎖修飾の第一段階であるヒドロキシプロリンにガラクトースを付加する糖転移酵素群Hyp O-ガラクトシルトランスフェラーゼ（Hydroxyproline O-galactosyltransferases ：HPGT1, HPGT2, HPGT3）の三重変異株の詳細な表現型解析を基軸として、シロイヌナズナにおけるAGPの新規機能を明らかにすることを試みた。その結果、機能的なAGPの減少により、2つ以上の気孔がクラスター化する気孔パターン形成異常が引き起こされることが明らかとなった。AGPの気孔に対する影響はこれまでに報告がなく、AGP関連における新規の表現型であった。この気孔のクラスター化をもたらす原因を更に探ったところ、hpgt1,2,3三重変異株の葉において分岐部分に空洞を持つ透過性の高い複雑な原形質連絡の割合が増加し、シンプラスト輸送が亢進していたことから、原形質連絡の構造変化によりシンプラスト輸送の調節不全となり、気孔のパターン形成に関わる因子を制御できなくなっていると考えられた。また、hpgt1,2,3 変異株では細胞壁におけるセルロース割合の減少と、細胞壁の可塑性を制御するペクチンの割合が増加することも明らかにした。この結果は、原形質連絡の正常な生合成におけるAGPの重要性を示しており、原形連絡を取り囲む細胞壁特性の調節を通じて作用していると考えられる。

阿拉伯分离氏菌蛋白（AGP）是一种植物特异性的细胞外蛋白聚糖家族，其特征在于大型，复杂，富含半乳糖的聚糖修饰。尽管AGP参与了植物的各种重要过程，但由于大量分子和高重叠，很难进行全面的功能分析。 Therefore, in this study, we focused on the importance of glycosylation of AGP for its activity, and we attempted to clarify the novel function of AGP in Arabidopsis, based on detailed phenotypic analysis of triple mutant strains of the glycosylation group Hyp O-galactosyltransferases (HPGT1, HPGT2, HPGT3), which adds galactose to hydroxyproline, AGP糖基化修饰的第一步。结果表明，降低的功能性AGP会导致气孔模式发育不良，其中两个或多个气孔簇。到目前为止，尚未报道AGP对气孔的影响，并且是与AGP相关形式的一种新表型。 When we further explored the causes of this clustering of stomata, we found that the proportion of highly permeable, complex plasma communication with cavities in the branched portions increased in the leaves of hpgt1,2,3 triple mutants, and simplast transport was increased, and the structural changes in plasma communication led to dysregulation of simplast transport, resulting in the inability to control factors involved in stomata pattern formation.还表明，HPGT1,2,3突变体降低了细胞壁中的纤维素比，控制细胞壁可塑性的果胶比例增加。该结果证明了AGP在血浆通信的正常生物合成中的重要性，并且据信可以通过调节血浆通信周围的细胞壁特性来起作用。

项目成果

Peptide ligand-mediated trade-off between plant growth and stress response

• DOI: 10.1126/science.abq5735
• 发表时间: 2022-10-14
• 期刊: SCIENCE
• 影响因子: 56.9
• 作者: Ogawa-Ohnishi, Mari;Yamashita, Tomohide;Matsubayashi, Yoshikatsu
• 通讯作者: Matsubayashi, Yoshikatsu

Arabinogalactan protein polysaccharide chains are required for normal biogenesis of plasmodesmata

• DOI: 10.1111/tpj.16061
• 发表时间: 2022-12-29
• 期刊: PLANT JOURNAL
• 影响因子: 7.2
• 作者: Okawa, Ryoya;Hayashi, Yoko;Ogawa-Ohnishi, Mari
• 通讯作者: Ogawa-Ohnishi, Mari