【概要】

植物ホルモン^※1の一種である「ストリゴラクトン」は（図1）、栄養環境に応じて植物の枝分かれを適切に制御する重要な分子です。東北大学大学院生命科学研究科の山口信次郎客員教授（現京都大学化学研究所・教授）と博士課程学生の安井令は明治大学農学部の瀬戸義哉専任講師（元東北大学生命科学研究科助教）らとの共同研究で、植物の枝分かれ制御ホルモン「ストリゴラクトン」の受容メカニズムを解明することに成功しました。

これまでに、ストリゴラクトンが植物ホルモンとして働く際には、DWARF14（以下D14）タンパク質が受容体として働くことが分かっていました。D14は、ホルモン受容体には珍しく、加水分解酵素ファミリー^※2に属しており、実際にストリゴラクトンを分解することが出来ます。しかしながら、D14によるストリゴラクトンの分解と、ホルモン信号伝達の関係性は十分に解明されていませんでした。山口教授らは、D14とストリゴラクトンの詳細な相互作用解析や、分解反応に必要なD14のアミノ酸残基を置換した変異型D14を利用した研究により、『D14はストリゴラクトン分子そのものを認識して信号を伝達し、その後ストリゴラクトンを分解して不活性化する』ことを突き止めました（図2A）。

この成果は、ストリゴラクトンの受容メカニズムに基づいた、新たな枝分かれ制御法の開発などにつながることが期待されます。枝分かれは最終的な花や種子の数と質に影響を与えることから、枝分かれの制御を通じて、作物の増収やバイオマスの増産などが期待されます。本研究成果は、2019年1月14日午後7時に英国科学誌Nature Communicationsに掲載されました。

【用語説明】

※1　植物ホルモン: 植物の成長を制御する化学物質の総称。一般的に植物ホルモンは、植物でごくわずかしか作られない。これまでに、オーキシン、ジベレリン、サイトカイニン、 エチレン、ジャスモン酸、アブシジン酸、ブラシノステロイド、ストリゴラクトン、サリチル酸に加え、幾つかのペプチドホルモンなどが発見されている。

※2　加水分解酵素ファミリー：基質分子に水を付加することで、分解する酵素ファミリー。反応を触媒するために、セリン、ヒスチジン、アスパラギン酸の三つのアミノ酸が協調的に働くことが必要であり、これらの三つのアミノ酸は、触媒三つ組み残基（catalytic triad）と呼ばれている。

図1、ストリゴラクトンの化学構造。従来から良く知られるストリゴラクトン類は、ABC環とD環が連結した構造を有する。

図2、今回新たに提唱したD14によるストリゴラクトン信号伝達メカニズムのモデル図（A）とこれまでに提唱されていたメカニズムのモデル図（B）。

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