A01：「ユビキチンリガーゼの鉄・亜鉛スイッチングによる植物の鉄感知と制御」
小林 高範（石川県立大学 生物資源工学研究所）
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生物は適量の鉄を吸収して利用するために、鉄の過不足を感じ取る鉄センサー分子と、鉄を吸収・輸送する遺伝子群を鉄欠乏時に誘導する制御系を持っています。本研究は、植物細胞の鉄センサー候補分子であるユビキチンリガーゼHRZによる鉄の感知と制御を明らかにすることを目的とします。HRZは植物の鉄欠乏応答を負に制御します。HRZが持つ5種類の鉄・亜鉛結合ドメインが鉄結合状態、亜鉛結合状態、金属フリーな状態の各々でその機能を変化させる「鉄・亜鉛スイッチング」により、植物は鉄栄養状態を感知している可能性が考えられます。そこで本研究では、鉄・亜鉛環境によりHRZタンパク質の安定性、ユビキチン化活性、他のタンパク質との相互作用、および鉄欠乏応答がどのように変化するかを分子レベル・個体レベルで解明するとともに、HRZの立体構造と、その金属結合状態による変化を解明することを目指します。本研究により、植物の鉄センサー分子と鉄欠乏シグナルの実体が明らかになるとともに、不良土壌でもよく生育し、鉄などのミネラル栄養価の高い作物の創製に繋がることが期待されます。
【関連する代表的論文】
Kobayashi, T., Ozu, A., Kobayashi, S., An, G., Jeon, J.S. and Nishizawa, N.K.
“OsbHLH058 and OsbHLH059 transcription factors positively regulate iron deficiency responses in rice.”
Plant Mol. Biol. 101, 471-486 (2019)
doi: 10.1007/s11103-019-00917-8
Aung, M.S., Kobayashi, T., Masuda, H. and Nishizawa, N.K.
“Rice HRZ ubiquitin ligases are crucial for the response to excess iron.”
Physiol. Plant. 163, 282-296 (2018)
doi:10.1111/ppl.12698
Kobayashi, T. and Nishizawa, N.K.
“Iron sensors and signals in response to iron deficiency.”
Plant Sci. 224, 36-43 (2014)
doi: 10.1016/j.plantsci.2014.04.002
Kobayashi, T., Nagasaka, S., Senoura, T., Itai, R.N., Nakanishi, H. and Nishizawa, N.K.
“Iron-binding haemerythrin RING ubiquitin ligases regulate plant iron responses and accumulation.”
Nat. Commun. 4, 2792 (2013)
doi: doi.org/10.1038/ncomms3792
Kobayashi, T. and Nishizawa, N.K.
“Iron uptake, translocation, and regulation in higher plants.”
Annu. Rev. Plant Biol. 63, 131-152 (2012)
doi: 10.1146/annurev-arplant-042811-105522