気孔孔辺細胞におけるアブシジン酸に応答した蛋白質リン酸化反応の生化学的解析

气孔保卫细胞中脱落酸响应的蛋白质磷酸化的生化分析

基本信息

批准号：
08J05262
负责人：
高橋洋平
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J05262/
关键词：
情報伝達気孔

项目摘要

植物ホルモンのアブシジン酸による気孔閉鎖には蛋白質リン酸化反応が重要な役割を担うと考えられているが、細胞内情報伝達の分子メカニズムには不明な点が多い。私はこれまでの研究により、ソラマメにおいてアブシジン酸に応答して孔辺細胞特異的に61 kDa蛋白質がリン酸化され、14-3-3蛋白質と結合することを見出した。同様にモデル植物シロイヌナズナでも似た性質をもつ53、43 kDa蛋白質を見出した。14-3-3蛋白質とのアフィニティーを利用して、これら蛋白質をシロイヌナズナ孔辺細胞プロトプラストから大量に精製し、質量分析によりこれらをいずれも転写因子様蛋白質と同定した。さらに、それぞれの同定された蛋白質について研異的なポリクローナル抗体を作製し、ウエスタンブロッティングにより同定結果を確かめた。これらはいずれも機能未知の蛋白質だったことから、遺伝子破壊株を入手して生報学的機能解析をおこなった。その結果、これらの遺伝子破壊株では光による気孔開口が部分的に阻害されていたが、アブシジン酸による気孔閉鎖は正常に起こることが分かった。この結果から、これらが光による気孔開口の正の制御因子であることが示された。また、ルシフェラーゼを用いたレポーター解析により、これら蛋白質はアブシジン酸に応答したリン酸化に依存して不活性化されることがわかった。以上の事から、これらの蛋白質は通常は気孔開口を促進しているが、植物が乾燥などの水ストレスに曝されると、アブシジン酸を介して不活性化され、より強く気孔閉鎖が引き起こされるという新規の機構が明らかになった。

人们认为，蛋白质磷酸化反应在植物激素脱离的抗体酸中起着重要的作用，但关于细胞内信号传导的分子机制有许多未知数。先前的研究发现，在宽阔的豆类中，61 kDa蛋白在对脱落酸的反应中特异性地磷酸化，并与14-3-3蛋白结合。同样，在模型植物拟南芥中发现了具有相似特性的53和43 kDa蛋白。利用与14-3-3蛋白的亲和力，这些蛋白质从拟南芥守卫细胞原生质体中大量纯化，这两种蛋白都被质谱鉴定为转录因子样蛋白。此外，为每种鉴定的蛋白质制备了一种特异性多克隆抗体，并通过蛋白质印迹确认了鉴定结果。由于所有这些都是具有未知功能的蛋白质，因此我们获得了基因破坏菌株并进行了生物学功能分析。结果，发现在这些基因破坏菌株中，由于光所引起的气孔开口被部分抑制，但脱落酸引起的气孔闭合是正常的。结果表明，这些是光引起的气孔开口的正调节剂。此外，使用荧光素酶的报告基因分析表明，这些蛋白质因对脱落酸的反应而被依赖于磷酸化。从上面，这些蛋白质通常会促进气孔开口，但是已经揭示了一种新型的机制，因为当植物暴露于水应激（例如干燥）时，它们会通过脱离脱落酸使它们失活，从而导致更强烈的气孔闭合。