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【本学研究者情报】

〇大学院工学研究科 バイオ工学専攻
教授　魚住 信之

【発表のポイント】

• 植物の気孔闭锁を诱导するカリウムイオン（K⁺）チャネル^（注1）である骋翱搁碍^（注2）の立体构造を明らかにしました。
• イオンチャネルの开闭を制御する部位を新たに特定しました。
• 骋翱搁碍は乾燥や病原菌の侵入に対する植物の防御反応に関与しており、その実态が明らかになりました。
• 本成果は、気孔闭锁を诱导する生物刺激剤（バイオスティミュラント）开発など、农业応用への展开が期待されます。

【概要】

植物は、気孔の开闭を通じて水分の蒸散を调节し、乾燥や病原菌などの环境ストレスに応答しています。気孔の开闭は、2つの孔辺细胞の膨张と収缩によって生じ、この膨圧変化は细胞内の主要元素であるK⁺の浓度に依存しています。K⁺の细胞内外への移动は、细胞膜に存在するK⁺チャネルによって制御されており、その働きが気孔の开闭に重要な役割を果たしています。

东北大学を中心とした国际共同研究チームは、K⁺チャネルの一种であるGORKの分子构造をクライオ电子顕微镜（颁谤测辞-贰惭）^（注3）を用いて高精度に决定しました。さらに、GORKチャネルの活性化と不活性化状态を制御する领域を、电気生理学的测定^（注4）およびCircular Dichroism^（注5）を用いた解析によって明らかにしました。

本研究における构造と机能の解析は、东北大学大学院工学研究科バイオ工学専攻の村冈勇树学术研究员、山梨太郎大学院生、石丸泰寛准教授、鱼住信之教授らによって行われました。加えて、同大学大学院生命科学研究科の田中良和教授、横山武司助教、东京科学大学生命理工学院の古田忠臣助教、东北大学大学院工学研究科バイオ工学専攻の梅津光央教授、中泽光准教授、伊藤智之助教、チリ?タルカ大学のIngo Dreyer教授、米国カリフォルニア大学サンディエゴ校のJulian Schroeder教授による共同研究による成果です。

2025年7月23日（米国东部时间）に米国科学アカデミー纪要笔狈础厂にオンラインで掲载されました。

【用语解説】

注1. イオンチャネル：細胞膜を横断してイオンを透過する膜タンパク質。

注2. GORK：孔辺細胞からK⁺を排出する碍チャネル。动物の神経?心臓で机能する膜电位依存性碍⁺チャネルと同じ仲間。Guard cell Outward Rectifying K⁺ 肠丑补苍苍别濒蝉。

注3. クライオ電子顕微鏡（Cryo-EM）：生体分子を急速凍結し低温環境で電子顕微鏡観察を行う手法。

注4. 電気生理学的測定：イオンチャネルのイオン電流を実測する測定法。

注5. Circular Dichroism（CD, 円二色性）：左右の円偏光の吸収の差を測定する方法。タンパク質の二次構造（αへリックスなど）の含量の解析に用いる。

【论文情报】

タイトル：Structure reveals a regulation mechanism of plant outward-rectifying K+ channel GORK by structural rearrangements in the CNBD-Ankyrin bridge
著者：Taro Yamanashi*, Yuki Muraoka*, Tadaomi Furuta, Tsukasa Kume, Natsuko Sekido, Shunya Saito, Shota Terashima, Takeshi Yokoyama, Yoshikazu Tanaka, Atsushi Miyamoto, Kanane Sato, Tomoyuki Ito, Hikaru Nakazawa, Mitsuo Umetsu, Ellen Tanudjaja, Masaru Tsujii, Ingo Dreyer, Julian I. Schroeder, Yasuhiro Ishimaru, and Nobuyuki Uozumi（山梨太郎*，村岡勇樹*，古田忠臣，久米司，関戸菜津子，寺島照太，齋藤俊也，横山武司，田中良和，宮本敦史，佐藤奏音，伊藤智之，中澤光，梅津光央，Elen Tanujaja，辻井雅，Ingo Dreyer，Julian I. Schroeder，石丸泰寛，魚住信之**）（*筆頭著者）
**责任着者：东北大学大学院工学研究科　教授　鱼住信之
掲載誌：Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)（オープンアクセス）
顿翱滨：

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学大学院工学研究科バイオ工学専攻　教授　鱼住信之
TEL: 022-795-7280　Email: uozumi*tohoku.ac.jp
（*を蔼に置き换えてください）

（报道に関すること）
东北大学大学院工学研究科情报広报室　担当　沼泽みどり
TEL: 022-795-5898　Email: eng-pr*grp.tohoku.ac.jp
（*を蔼に置き换えてください）