植物の栄養応答制御に関与するユビキチン‐プロテアソームシステムの全容解明

様々な栄養素の中でも,基幹代謝の根幹を担う炭素源(C)と窒素源(N)の獲得は重要であり,これらは代謝で密に関わり合っている。そのため植物は,CとNの相対量比「C/N」を感知し適応する能力を有している。申請者らは,未解明であった植物C/N応答機構の解明を目指し研究を進めている。当該年度は昨年度に引き続き,新規C/N応答制御因子であるユビキチンリガーゼATL31の機能解析を行い,ユビキチン-プロテアソームシステム(UPS)による植物C/N応答制御機構の実態を明らかにした。1.ユビキチンリガーゼATL31と14-3-3タンパク質相互作用を介したC/N応答制御機構の発見昨年度までの研究でユビキチンリガーゼATL31の相互作用因子として14-3-3タンパク質が単離されていた。14-3-3はC,N代謝に関わる多くの酵素活性を制御する重要な因子である。本年度は生化学および遺伝学的な解析を通して,ATL31がin vivoで14-3-3と直接結合しユビキチン化すること,また14-3-3タンパク質の安定性がC/Nに応じてATL31及びプロテアソーム活性依存的に制御されることが示された。さらに,新たに作製した14-3-3過剰発現体がATL31過剰発現体とは逆にC/Nストレス過剰応答性を示すことがわかった。よって,ATL31はUPSによる14-3-3の分解を介して,植物C/N応答を制御するという新規のメカニズムを明らかにした。2.ATL31が制御する植物C/N代謝ネットワークの解析理研・植物科学センターとの共同研究で,C/Nストレス下における野生型及びatl31機能欠損変異体のメタボローム解析を行った。これによりATL31が実際に制御している代謝レベルでの制御ターゲットに関する知見が得られた。現在,各代謝過程に関わる酵素の活性変化に関する検証も進めている。

様々な栄養素の中でも,基幹代謝の根幹を担う炭素源(C)と窒素源(N)の獲得は重要であり,これらは代謝で密に関わり合っている。そのため植物は,CとNの相対量比「C/N」を感知し適応する能力を有している。申請者らは,未解明であった植物C/N応答機構の解明を目指し研究を進めている。当該年度は昨年度に引き続き,新規C/N応答制御因子であるユビキチンリガーゼATL31の機能解析を行い,ユビキチン-プロテアソームシステム(UPS)による植物C/N応答制御機構の実態を明らかにした。1.ユビキチンリガーゼATL31と14-3-3タンパク質相互作用を介したC/N応答制御機構の発見昨年度までの研究でユビキチンリガーゼATL31の相互作用因子として14-3-3タンパク質が単離されていた。14-3-3はC,N代謝に関わる多くの酵素活性を制御する重要な因子である。本年度は生化学および遺伝学的な解析を通して,ATL31がin vivoで14-3-3と直接結合しユビキチン化すること,また14-3-3タンパク質の安定性がC/Nに応じてATL31及びプロテアソーム活性依存的に制御されることが示された。さらに,新たに作製した14-3-3過剰発現体がATL31過剰発現体とは逆にC/Nストレス過剰応答性を示すことがわかった。よって,ATL31はUPSによる14-3-3の分解を介して,植物C/N応答を制御するという新規のメカニズムを明らかにした。2.ATL31が制御する植物C/N代謝ネットワークの解析理研・植物科学センターとの共同研究で,C/Nストレス下における野生型及びatl31機能欠損変異体のメタボローム解析を行った。これによりATL31が実際に制御している代謝レベルでの制御ターゲットに関する知見が得られた。現在,各代謝過程に関わる酵素の活性変化に関する検証も進めている。