気孔孔辺細胞における網羅的ホスホプロテオミクスに基づく気孔開口の分子機構の解明

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植物に存在する気孔は一対の孔辺細胞からなる孔であり、光などの環境の変化に応答して開閉することで大気とのガス交換を調整している。これまでの研究から気孔の開口にはリン酸化などを介したシグナル伝達や浸透圧の調整が重要であることが示された。しかしながら、気孔開口メカニズムには未解明な点が多く存在している。そこで、私はソラマメの孔辺細胞プロトプラストを材料とした網羅的なホスホプロテオミクスを行い、新規気孔開口関連因子を複数同定した。その中で気孔開口時に浸透圧調整物質として働くリンゴ酸の合成律速酵素であるホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ(PEPC)や気孔開口のキーエンザイムである細胞膜プロトンポンプの新規リン酸化を見出した。2022年度はPEPCの解析を進め、第64回日本植物生理学会とAmerican Society of Plant Biologistsに参加し、発表と意見交換を行った。また、ホスホプロテオミクスによって見出した細胞膜プロトンポンプの新規リン酸化部位のアミノ酸置換形質転換体の解析を進めることで細胞膜プロトンポンプの新規部位のリン酸化が気孔開口に影響を与えることを明らかにした。さらに、変異体における新規リン酸化の解析や研究促進のために孔辺細胞における細胞膜プロトンポンプの新規部位のリン酸化を免疫組織化学染色によって検出することを可能にした。この手法により新規部位のリン酸化についてさらに解析を進め、論文としてまとめ投稿をした。ホスホプロテオミクスでは他の候補も得られており、これらがPEPCや細胞膜プロトンポンプのリン酸化に影響する可能性が考えられたため、T-DNA挿入変異体の気孔開口表現型も順次調べている。現在、複数の気孔開口に影響を与えた因子が得られたため冗長性がある因子について多重変異体の作成を進めた。