植物の亜鉛応答および亜鉛感知機構の解明

微量必須元素である亜鉛は、生体内において様々なタンパク質の活性、構造保持に必要である。しかし、植物は亜鉛欠乏だけでなく亜鉛過剰に晒されても生育が著しく阻害されることから、植物は細胞内の亜鉛濃度および亜鉛バランスを厳密に制御する必要があると考えられる。細胞内の亜鉛濃度を制御する因子として亜鉛輸送体があり、これまで当研究室では、シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)から液胞膜局在型亜鉛輸送体AtMTP1 (A. thaliana metal tolerance protein 1)を同定し、AtMTP1が過剰亜鉛耐性に必須であることを明らかにしてきた。シロイヌナズナには12分子種のMTPが存在しているが、その他の殆どについては機能が明らかにされていない。そこで研究代表者は、他のAtMTPsと比べてアミノ酸配列が約2倍も長いAtMTP12という分子に焦点を当て、研究を行った。2013年度、研究代表者は、酵母異種発現系を用いた実験から、AtMTP12が単独では機能を持たないが、AtMTP5も同時に発現させることで亜鉛輸送能を得ることを突き止めた。また、GFPとの融合タンパク質をシロイヌナズナ葉プロトプラストにおいて一過的に発現させたところ、AtMTP12およびAtMTP5はゴルジ体に存在することが明らかとなった。これらのことから、AtMTP12はAtMTP5と相互作用し、ゴルジ体内に亜鉛を輸送することが明らかとなった。これまで、植物のMTPはホモダイマーを形成することで亜鉛輸送能を獲得すると考えられていたことから、異なるMTP同士が複合体を形成して亜鉛輸送能を得るという本結果は、非常に新奇性に富むものである。

微量必須元素である亜鉛は、生体内において様々なタンパク質の活性、構造保持に必要である。しかし、植物は亜鉛欠乏だけでなく亜鉛過剰に晒されても生育が著しく阻害されることから、植物は細胞内の亜鉛濃度および亜鉛バランスを厳密に制御する必要があると考えられる。細胞内の亜鉛濃度を制御する因子として亜鉛輸送体があり、これまで当研究室では、シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)から液胞膜局在型亜鉛輸送体AtMTP1 (A. thaliana metal tolerance protein 1)を同定し、AtMTP1が過剰亜鉛耐性に必須であることを明らかにしてきた。シロイヌナズナには12分子種のMTPが存在しているが、その他の殆どについては機能が明らかにされていない。そこで研究代表者は、他のAtMTPsと比べてアミノ酸配列が約2倍も長いAtMTP12という分子に焦点を当て、研究を行った。2013年度、研究代表者は、酵母異種発現系を用いた実験から、AtMTP12が単独では機能を持たないが、AtMTP5も同時に発現させることで亜鉛輸送能を得ることを突き止めた。また、GFPとの融合タンパク質をシロイヌナズナ葉プロトプラストにおいて一過的に発現させたところ、AtMTP12およびAtMTP5はゴルジ体に存在することが明らかとなった。これらのことから、AtMTP12はAtMTP5と相互作用し、ゴルジ体内に亜鉛を輸送することが明らかとなった。これまで、植物のMTPはホモダイマーを形成することで亜鉛輸送能を獲得すると考えられていたことから、異なるMTP同士が複合体を形成して亜鉛輸送能を得るという本結果は、非常に新奇性に富むものである。