A01-3：「細胞内生命金属動態を制御する植物の金属センシング機構」
高野 順平（大阪公立大学大学院農学研究科）
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生命金属は生命活動を支える一方で、高濃度に蓄積すると害になります。植物は生命金属 (必須/有用な金属やメタロイド) を根で土壌から吸収し体内を輸送して利用しますが、それらの欠乏や過剰は生長や生存に大きく影響します。そこで植物は細胞内外の生命金属濃度を感知 (センシング) し吸収・輸送を制御するしくみを備えています。例えば、メタロイドであるホウ素の効率的な輸送を担うホウ酸トランスポーターは、細胞内外のホウ酸濃度上昇に応じて細胞膜からエンドサイトーシスされ分解されます。これは土壌中のホウ酸濃度の上昇によるホウ素の過剰蓄積を防ぐため重要なしくみです。本研究では、生命金属のトランスポーターや濃度センサーとしても働くトランスセプターについて、機能と作用機序を細胞内局在・分解とタンパク質構造の関係に着目して解析します。また、研究成果を土壌中の限られた生命金属の利用効率や蓄積が高い作物や有害金属を蓄積しない作物の作出につなげるための基盤を確立します。
【関連する代表的論文】
A. Yoshinari, T. Hosokawa, T. Amano, M. P. Beier, T. Kunieda, T. Shimada, I. Hara-Nishimura, S. Naito, and *J. Takano
“Polar Localization of the Borate Exporter BOR1 Requires AP2 Dependent endocytosis”
Plant Physiology, 2019, 179, 1569–1580
doi: 10.1104/pp.18.01017
M. Fukuda, S. Wakuta, J. Kamiyo, T. Fujiwara, and *J. Takano
“Establishment of Genetically Encoded Biosensors for Cytosolic Boric Acid in Plant Cell”
The Plant Journal, 2018, 95, 763−774
doi: 10.1111/tpj.13985
S. Wang, A. Yoshinari, T. Shimada, I. Hara-Nishimura, N. Mitani-Ueno, J. F. Ma, S. Naito, and *J. Takano
“Polar localization of the NIP5;1 boric acid channel is maintained by endocytosis and failitates boron transport in Arabidopsis roots”
The Plant Cell, 2017, 29, 824-842
doi: 10.1105/tpc.16.00825
*J. Takano, M. Tanaka, A. Toyoda, K. Miwa, K. Kasai, K. Fuji, H. Onouchi, S. Naito, and T. Fujiwara
“Polar localization and degradation of Arabidopsis boron transporters through distinct trafficking pathways”
Proceedings of the National Academy of Sciences, USA, 2010, 107, 5220-5225
doi: 10.1073/pnas.0910744107
J. Takano, K. Miwa, L. Yuan, N. von Wirén, and *T. Fujiwara
“Endocytosis and degradation of BOR1, a boron transporter of Arabidopsis thaliana, regulated by boron availability”
Proceedings of the National Academy of Sciences, USA, 2005, 102, 12276-12281
doi: 10.1073/pnas.0502060102