植物リボソームの栄養濃度の感知機構を解明 ――栄養条件に応じた生育促進の巧みな仕組み――

2024年1月25日 11:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇大学院生命科学研究科　助教　横山武司

【発表のポイント】

タンパク质の合成过程（翻訳）での植物の无机栄养の感知とそれに伴うタンパク质合成过程の変化が分子レベルで解明されました。これまで知られていなかった80Sリボソーム复合体がmRNA上を滑って移动するプロセスが翻訳制御に重要であることが明らかになりました。
翻訳を通じた植物の无机栄养の欠乏に対する反応の分子机构が初めて明らかにされました。
この翻訳制御は植物の栄养吸収を担う遗伝子を栄养条件に応じて厳密に発现させるために不可欠な仕组みであり、この仕组みを人為的に変化させることによって、植物の栄养吸収能力を高めたり、栄养をあまり必要としない作物の开発につながる可能性があります。

【概要】

東京大学大学院農学生命科学研究科の藤原　徹教授、理化学研究所生命機能科学研究センター伊藤拓宏チームリーダー、および理化学研究所開拓研究本部　岩崎信太郎主任研究員、东北大学大学院生命科学研究科　横山　武司助教らの共同研究グループは、構造学的、生化学的解析から、AUG-stop配列を介した植物のホウ素に応答した翻訳開始制御の新しい仕組みを明らかにしました。この仕組みを通じて植物は土壌からの栄養の吸収を制御し、正常な生育を維持しています。

植物の成长や作物生产には土壌の栄养が不可欠ですが、土壌の栄养浓度は植物にとって适切とは限りません。不适切な栄养条件に置かれた植物は不足する栄养をより良く吸収するために、栄养の输送体の蓄积量を増加させたりします。植物が输送体の蓄积量を栄养条件に応じて増やすためには、栄养条件を感知する必要があります。これまでの着者らの研究で植物の栄养素の一つホウ素を吸収するための输送体の蓄积を増やすために、植物は细胞质のホウ素浓度を感知して、特定のタンパク质の合成量を変化させることがわかっていましたが、ホウ素がどのように感知されるのかについては分かっていませんでした。今回、ホウ素を与えたリボソームの分子构造解析や生化学的な解析を通じて、ホウ素がリボソームの挙动を変化させ、それによって输送体タンパク质の合成量を制御していることが明らかになりました。