環境シグナルに対する植物の応答:フォトトロピンを介した青色光情報伝達機構の解明

植物对环境信号的反应：阐明向光素介导的蓝光信号转导机制

基本信息

批准号：
17770033
负责人：
鈴木友美
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

フォトトロピン(phot)は青色光を感知し、光屈性・葉緑体定位運動・気孔開口を誘引する因子である。シロイヌナズナではphot1、phot2の2種類のフォトトロピン遺伝子が存在している。photはN末端側にフラビンを発色団として結合する発色団領域とC末端側のSer/Thrキナーゼ領域からなる色素タンパク質であり、細胞膜と結合して存在すると言われている。様々な遺伝学的解析から、フォトトロピン反応関連因子が取得・解析されてはいるものの、詳細な情報伝達経路解明には至っていない。そこで、申請者はシロイヌナズナを用いて分子レベルでのフォトトロピン情報伝達機構の解明に取り組んだ。その足がかりとして酵母Two-hybrid法にてphotと相互作用する因子を検索したところ、4種類の新規遺伝子の取得に成功した。その一つが、小胞輸送に関与する低分子量G蛋白質ARF1であった。ゲノム配列からシロイヌナズナでは19種類のARF遺伝子の存在が明らかになっているが、動物のそれほど詳細な解析は進んでおらず、その生理的役割は不明である。詳細な相互作用解析を行ったところ、photはARF1のGTP結合型に親和性が高く、ARF1(GTP型)はphot1、phot2両者のキナーゼ領域と強く相互作用することが明らかになった。また、現在継続中の研究課題(若手(B))では、フォトトロピンが青色光依存的にGolgi体に移行すること、その移行にはphotのキナーゼ領域が必要であることを発見した。シロイヌナズナARF1がGolgi体に局在することは既に報告されており、これらの結果から、フォトトロピンが光依存的にGoligi体でARF1を制御している可能性が考えられる。実際、ARF1(GDP型)及びARF1(GTP型)を過剰発現させた植物体では光屈性が見られなくなる。さらに、ARF1(GDP型)及びARF1(GTP型)を一過的に発現させると、葉緑体運動に異常が見られることからオルガネラ運動へのARF1の関与も示唆できる。

光质蛋白是一种感受蓝光并诱导光子主义，叶绿体立体定向运动和气孔开口的因素。在拟南芥中，存在两种类型的光质蛋白基因：Photo1和Photo2。照片是由发色团区域组成的发色团，该发色团区域将黄素作为N末端上的发色团结合，在C-末端结合了Ser/Thr激酶区域，据说与细胞膜结合。尽管已经从各种遗传分析中获取并分析了与光质响应相关的因子，但尚未阐明详细的信息传输途径。因此，申请人努力阐明使用拟南芥在分子水平上传播光质蛋白信息的机制。作为垫脚石，我们搜索了使用酵母双杂交方法与照片相互作用的因素，并设法获得了四种新型基因。其中之一是与囊泡转运有关的低分子量G蛋白ARF1。基因组序列揭示了拟南芥中19种ARF基因的存在，但对动物的详细分析尚未进行，它们的生理作用尚不清楚。详细的相互作用分析表明，照片对ARF1的GTP结合形式具有很高的亲和力，并且ARF1（GTP类型）与Photo1和Photo2的激酶区域强烈相互作用。此外，在正在进行的研究主题（年轻人（b））中，我们发现光蛋白以蓝色的光依赖性方式转移到高尔基体，并且这种过渡需要光激酶区域。据报道，拟南芥ARF1位于高尔基体中，从这些结果中，光蛋白可能以光依赖性方式调节Goligi体中的ARF1。实际上，在过表达ARF1（GDP类型）和ARF1（GTP类型）的植物中不再看到光质主义。此外，ARF1（GDP类型）和ARF1（GTP类型）的瞬时表达也可以表明ARF1涉及叶绿体运动中的异常。