植物のバイオマス増加を支える脱ユビキチン化酵素を発見～植物ホルモンの作用効果を高める新たな手法の開発に期待～
【ポイント】
- 植物の成長促進に必要な新規因子として，脱ユビキチン化酵素UBP12/13を発見。
- 植物ホルモン「ブラシノステロイド」の受容体タンパク質量を維持するためにUBP12/13が重要。
- ブラシノステロイドによる植物成長促進効果を強化するための新たな手法の開発に期待。
【概要】
北海道大学大学院理学研究院の佐藤長緒准教授，山口淳二教授，高木純平助教らの研究グループは，ゲント大学（ベルギー）のユージェニア・ルシノバ教授，テキサスA&M大学（アメリカ）のリボ・シャン教授らとの国際共同研究で，脱ユビキチン化酵素UBP12/13が，植物ホルモン「ブラシノステロイド」による植物成長促進効果の発現に欠かせないことを発見しました。
植物ホルモンであるブラシノステロイドは，茎の伸長や葉面積の拡大をはじめとして，植物の成長促進に極めて重要な役割を担います。ブラシノステロイドのシグナル伝達を開始するのが，細胞膜に局在する受容体BRI1であり，細胞中のBRI1の存在量は，ブラシノステロイドのシグナル伝達強度を適切に制御する上で重要です。BRI1の存在量はユビキチン化修飾により誘導される液胞分解によって調節されることが明らかになっています。しかしながら，BRI1のユビキチン化レベルがどのような仕組みで適切に保たれているかは未解明のままでした。
今回，共同研究グループは，脱ユビキチン化酵素UBP12/13がBRI1と相互作用し，直接的にBRI1のユビキチン化修飾を取り外すことを発見しました。UBP12/13を欠損する変異株では，過剰なユビキチン化修飾と液胞分解によってBRI1量が減少し，その結果，植物個体サイズが著しく低下することが分かりました。植物において，膜タンパク質の液胞分解を抑制する脱ユビキチン化酵素の発見は世界初の成果です。
本研究成果は，植物細胞の膜局在タンパク質の存在量を適切に保つための分子機構解明に向けた重要な知見を提供すると同時に，ブラシノステロイドによる植物成長促進効果を強化するための新たな手法の開発につながることが期待されます。
本研究成果は，2022年2月15日（火）にEMBO reports誌にオンライン掲載されました。
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◆ 佐藤長緒准教授による解説はこちら
