Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

植物ステロイドホルモン / プロゲステロン / シロイヌナズナ / 胚軸伸長 / 7回膜貫通型タンパク質 / Gタンパク質 / mPR / 受容体 / 黄体ホルモン / Gタンパク質共役型受容体 / 情報伝達 / アラビドプシス / 細胞膜 / 7回膜貫通ドメイン

ステロイド骨格は類縁ながら側鎖形状が動物ステロイドホルモンとは異なるブラシノステロイド類に限られていると考えられていた。本研究では、動物ステロイドホルモンとして知られるプロゲステロンについて、プロゲステロン内部標準物質とGC-MS解析によって、イネとアラビドプシスにおいて、確かにプロゲステロンが内生することを明らかにした。さらに、エンドウ、トマト、ジャガイモ、リンゴなど様々な植物にも植物ホルモンと同程度の内生量で存在すること、また、主に未熟種子などで内生量が多いことから、植物においても生殖期に機能する可能性を示した。
続いて、シロイヌナズナを被験植物として、弱光および暗黒条件下における胚軸伸長に対するプロゲステロンの作用を調べた結果、プロゲステロンの伸長促進活性が明らかとなった。これにより、プロゲステロンが植物に内生するに留まらず、確かに生理機能を持ち、植物成長においても重要な機能を果たす活性化合物であることを明らかとした。
さらに、生理機能発現の第一段階として、プロゲステロン受容体の探索を行い、ヒトのプロゲステロン結合タンパク質に対する相同性遺伝子を3種類と、7つの膜貫通領域を有するGタンパク質共役型受容体(mPR)に対する相同性遺伝子を6種類得た。特にAmPR1遺伝子について解析を進め、AmPR1遺伝子破壊突然変異体においては、胚軸伸長が低下しており、また、AmPR1遺伝子産物は花器官で高い存在量を示すことを明らかとした。これらのことより、AmPR1が植物におけるプロゲステロン受容体である可能性が高いという考察結果が得られた。

アブシジン酸 / ジベレリン / 受容体 / カルシウムチャンネル / 情報伝達 / ABCトランスポーター / 液胞 / 細胞膜 / 植物ホルモン / アリューロン細胞 / 蛍光標識 / シグナル伝達 / cGMP

大麦アリューロン細胞を用いて、植物ホルモンの受容体の解析と植物ホルモンの作用に阻害的に作用する化合物の合成及びその作用部位についての解析を、併せて開発したセルソーターを用いた植物ホルモン受容体解析手法を用いて行った。まず、植物ホルモンの受容体解析を目標としたビオチン標識化アブシジン酸の合成を4'位にスペーサーを導入することにより行った。この化合物はジベレリンにより誘導されるα-アミラーゼ合成の阻害活性及びアブシジン酸により誘導されるデヒドリンの誘導活性を示すというアブシジン酸と同様の活性を有していたことより、アブシジン酸受容体に作用していることが示唆された。続いてこのビオチン標識アプシジン酸とアリューロン細胞プロトプラストとの相互作用を、蛍光標識アピジンのビオチンへの親和性を利用して、フローサイトメーターを用いて解析した。その結果、アブシジン酸受容体が細胞膜上にあることも示すことができた。またこの解析法を用いることにより、ビオチン標識アブシジン酸結合部位(アプシジン酸受容体)に拮抗的に作用している可能性のある化合物を見出すことができた。さらにカルシウムチャンネル阻害剤のビオチン誘導体を合成し、植物ホルモンの場合と同様の解析を行い、カルシウムチャンネルが細胞膜上にあることも示すことができた。また蛍光標識アブシジン酸・ジベレリンを、アブシジン酸やジベレリンのモデル化合物として用いて、細胞内での局在について検討したところ、液胞へと輸送されることが明らかとなった。また単離した液胞を用いて検討したところ、液胞内への取り込みにはATPが必要であることから、いわゆるABCトランスポーターにより液胞内へと輸送される可能性が示された。
以上、標識化した植物ホルモン誘導体が植物ホルモンの作用部位や蓄積部位を調べる上で有用であることを明らかにした。

【研究分担者】
横田孝雄	帝京大学	理工学部	教授	(Kakenデータベース)
瀬戸秀春	独立行政法人理化学研究所	辻本細胞生化学研究室	専任研究員	(Kakenデータベース)
浅見忠男	独立行政法人理化学研究所	辻本細胞生化学研究室	客員主管研究員	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
中野雄司	理化学研究所	植物機能研究室	研究員	(Kakenデータベース)