茎の伸長生長制御の解析

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植物の主軸は茎頂-根端軸であり、その軸性を端的に現している器官が茎である。茎の細長い形態は器官を構成する個々の細胞の軸方向に偏った細胞伸長に依存している。ジベレリン(GA)は植物の伸長生長に顕著な促進作用を示す植物ホルモンである。RSGは我々がタバコからクローン化したbZIP型転写因子である。RSGの機能を阻害すると茎の伸長生長が著しく抑制される。我々はRSGの標的遺伝子の一つがGA合成系のent-カウレン酸化酵素遺伝子であることを見出した。さらに14-3-3タンパク質がRSGの細胞内局在制御を介してRSGの機能を負に調節していることを明らかにした。本研究ではGAによる茎の伸長生長制御の分子機構を明らかにすることを目的とし、転写因子RSGのGAによる機能制御について解析した。前年度までの解析から植物体のGA内生量をGA生合成阻害剤により低下させるとRSGは核に蓄積し、GAを投与すると逆にRSGは核から消失することを明らかにしてきた。14-3-3と結合しない変異型RSG(S114A)は野生型RSGと異なり.GAの刺激を受けても核に局在し続けることから、GAによるRSGの核からの消失には14-3-3との結合が必要であることが示された。RSGと14-3-3との複合体形成にはRSGのSer-114のリン酸化が必要である。これまでの解析でRSGのSer-114をリン酸化するキナーゼはCDPK(カルシウム依存性タンパク質リン酸化酵素)であることを明らかにしてきた。インフィルタレーション法によりN.benthamianaにおいてGST-RSGを一過的に発現させ、免疫沈降法とインゲルアッセイによる解析から、CDPKとRSGが植物細胞内で実際に複合体を形成していることが明らかにした。これらの結果はCDPKがRSGのSer-114のリン酸化を触媒するキナーゼであること示している。