ストレス応答を惹起するプリン代謝中間体の遺伝生理学的解明

诱导应激反应的嘌呤代谢中间体的遗传学和生理学阐明

• 批准号: 14J05367
• 负责人: 高木 紘
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J05367/
• 关键词: プリン分解代謝; 窒素リサイクル; ウレイド; シロイヌナズナ; 植物ホルモン; 生物ストレス; アラントイン; 環境ストレス適応

研究代表者らは，ストレス環境下で蓄積するプリン分解代謝中間体アラントインの蓄積がストレスホルモン応答に影響を与えることを見出した。そこで，ルシフェラーゼレポーターアッセイにより，アラントインの受容に必要な因子の単離を行い，その作用機序の解明を目指した。しかし，スクリーニングを行えるほどのルシフェラーゼの発光強度が得られず，実験系の構築には至らなかった。アラントインの作用機序を探索することが困難であったため，シロイヌナズナのプリン分解を窒素再利用機構の側面から調査した。プリン塩基の分解はその過程で４mol当量のアンモニウムイオンを放出するため，窒素リサイクル系の一つであるとされてきた。しかし，それを実験的に示した報告例はこれまでになかった。そこでプリン分解代謝の主要な代謝中間体であるウレイド（アラントインとアラントイン酸）の分解酵素を欠損した株の生育を調査した。その結果，早咲き，老化の促進，成長量・捻性の低下など，窒素欠乏条件下にある植物と酷似した表現型を示した。上記の解析からプリン塩基の分解が効率的な窒素の利用に関わっている可能性が考えられたため，次にプリン塩基がソースからシンクへ輸送されている可能性を検証した。その結果，アラントイン酸が生育後期にシンクで強く蓄積することがわかり，転流窒素源として利用されている可能性が示された。そこで，ウレイド膜輸送体を欠損した株の生育を調査した結果，ウレイド分解系の変異と同様，開花の促進と生育後期における成長量の低下が観察された。更に，これら輸送系の変異株ではシンクにおけるアラントイン酸の蓄積が抑えられており，ソース・シンク輸送に支障が及んでいることが示唆された。以上の結果から，ウレイドの分解・輸送の機能喪失によりプリン由来の窒素が効率的に利用されなくなると，植物の成長に甚大な影響が生じることが考えられた。

The research representative pointed out that the accumulation of catabolic intermediates in the environment was affected by the accumulation of catabolic intermediates. In this case, it is necessary to explain the mechanism of action of the system. The light intensity of the light source is reduced, and the structure of the light source is reduced. The investigation of the mechanism of action of the plant is difficult, and the investigation of the mechanism of reuse of the plant is difficult. The decomposition process of the hydroxyl group is 4mol equivalent to that of the hydroxyl group. The report was published in the Journal of the University of Chicago. The main metabolic intermediate of catabolism is the enzyme of catabolism, which is deficient in plant fertility regulation. As a result, early growth, accelerated aging, decreased growth, and plant phenotypes under conditions of lack of nutrients were shown. The above analysis shows that the probability of the decomposition and utilization of the elements is higher than the probability of the decomposition and transportation of the elements. As a result, the possibility of strong accumulation of vitamin A in late reproductive life and utilization of vitamin A in late reproductive life is demonstrated. The results of the investigation on the growth of plants with insufficient membrane transport showed that the differences in the decomposition system of plants, the promotion of flowering and the decrease in growth during the late stage of growth were observed. In addition, the different strains of the transport system are different from each other. The accumulation of acid in the transport system is inhibited. As a result, the decomposition and transportation of the plant are lost, and the utilization of the plant's growth is greatly affected.

项目成果

窒素再利用代謝としてのプリン分解の役割検証

验证嘌呤分解作为氮循环代谢的作用

• 发表时间: 2016
• 作者: Atsushi SAKAMOTO;Takashi NISHIMURA;Yoh-ichi MIYAKI;Shunsuke WATANABE;Hiroshi TAKAGI;Shunsuke IZUMI;Hiroshi SHIMADA;堀川大輔，冨永淳，中原恭俊，近藤真紀，亀井保博，田中歩，坂本敦，島田裕士;高木 紘，渡邊俊介，田中翔馬，島田裕士，坂本 敦
• 通讯作者: 高木 紘，渡邊俊介，田中翔馬，島田裕士，坂本 敦

The purine metabolite allantoin can activate the MYC2-modulated JA-signaling pathway in an ABA-dependent manner

嘌呤代谢物尿囊素可以以 ABA 依赖性方式激活 MYC2 调节的 JA 信号通路

• 发表时间: 2015
• 作者: Hiroshi TAKAGI;Yasuhiro ISHIGA;Mayumi EGUSA;Shunsuke WATANABE;Tomokazu KONISHI;Nobuhiro AKIYOSHI;Takakazu MATSUURA;Izumi C. MORI;Takashi HIRAYAMA;Hiroshi SHIMADA;Hironori KAMINAKA and Atsushi SAKAMOTO
• 通讯作者: Hironori KAMINAKA and Atsushi SAKAMOTO

Purine catabolism impacts on plant growth and efficient nitrogen utilization in Arabidopsis

嘌呤分解代谢对拟南芥植物生长和高效氮利用的影响

• 发表时间: 2016
• 作者: Hiroshi Takagi;Shunsuke Watanabe;Shoma Tanaka;Hiroshi Shimada;Atsushi Sakamoto
• 通讯作者: Atsushi Sakamoto

Reverse genetic evidence of nitrogen recycling by purine catabolism in non-legume plants

非豆科植物中嘌呤分解代谢氮循环的反向遗传证据

• 发表时间: 2016
• 作者: Hiroshi Takagi;Shunsuke Watanabe;Shoma Tanaka;Hiroshi Shimada;Atsushi Sakamoto;高木 紘，渡邊俊介，田中翔馬，島田裕士，坂本 敦;韓 邑平，渡邊俊介，木下大地，高木 紘，島田裕士，坂本 敦;田中翔馬，渡邊俊介，高木 紘，韓邑平，島田裕士，坂本 敦;Hiroshi TAKAGI
• 通讯作者: Hiroshi TAKAGI

ウレイド分解・輸送系の機能破壊がシロイヌナズナの成長に与える影響の解析

脲分解/运输系统功能破坏对拟南芥生长的影响分析

• 发表时间: 2014
• 作者: Hiroshi TAKAGI;Yasuhiro ISHIGA;Mayumi EGUSA;Shunsuke WATANABE;Tomokazu KONISHI;Nobuhiro AKIYOSHI;Takakazu MATSUURA;Izumi C. MORI;Takashi HIRAYAMA;Hiroshi SHIMADA;Hironori KAMINAKA and Atsushi SAKAMOTO;堀川大輔，中原恭俊，白上典彦，高木 紘，高見常明，坂本 亘，坂本 敦，島田 裕士;高木 紘，渡邊 俊介，田中 翔馬，島田 裕士， 坂本 敦;高木 紘
• 通讯作者: 高木 紘