ソークの科学者が植物のステロイドホルモンシグナル伝達を解き明かす

2006 年 5 月 3 日

ソークの科学者が植物のステロイドホルモンシグナル伝達を解き明かす

2006 年 5 月 3 日

カリフォルニア州ラホーヤ – 植物ステロイドであるブラシノリドを追加で投与すると、メジャーリーグの野球選手がステロイドを投与したときと同じように植物が「パンプアップ」します。 ソーク生物学研究所の研究者らは、ブラシノリドのシグナルを細胞核の奥深くまで追跡し、成長促進ホルモンがどのように分子レベルでその役割を果たしているのかを解明した。

ソークの研究者らは、 ジョアン・チョリー植物分子細胞生物学研究所の教授であり、ハワード・ヒューズ医学研究所の研究者でもある彼は、その研究結果を今週のジャーナルに発表しました。 自然.

「ステロイドホルモンのブラシノライドは植物の成長の中心です。 それがなければ、植物は極度の矮性のままです。 植物がどのように成長するかを理解しようとするなら、このホルモンに対する反応経路を理解する必要があります」とチョリー氏は言います。 「この研究は、ブラシノリドが植物細胞に成長の信号を送るときに、核の下流で何が起こっているのかを明らかにします。」

ブラシノライドはブラシノステロイドとして知られる植物ホルモンの一種であり、植物の光に対する反応の重要な要素であり、植物が光に到達するように成長を調整したり、茎を強化したりできるようにします。 その強力な成長促進特性を利用すれば、作物の収量を増やしたり、栽培者が植物を干ばつ、病原菌、寒さに対する耐性を高めたりできる可能性があります。

残念ながら、研究室でのブラシノステロイドの合成は複雑で高価です。 しかし、植物ステロイドが分子レベルでどのように作用するかを理解できれば、いつか作物の収穫量を増やすための安価で簡単な方法が見つかるかもしれない。

同様に、低ブラシノリドレベルは小人症と関連しているため、休眠期にホルモンレベルを操作することで、栽培者が草、木、その他の植物の高さを制御できるようになり、それによって庭に常に手​​入れをする必要がなくなる可能性があります。

ソークの研究者らは、以前の研究に基づいて、ブラシノリドが植物細胞に成長を開始する信号を送ったときに植物細胞内で何が起こるかを説明するモデルを開発しました。

しかし、モデルはあくまでモデルです。 多くの場合、特定のモデルを支持する証拠は間接的なものであり、複数のモデルをサポートする可能性があります。 ブラシノリドのメッセージを細胞の核に伝えるシグナル伝達カスケードの構成要素について説明し、現在フランスのモンペリエにある国立科学研究センター（CNRS）に所属するポスドク研究員であり、この研究の筆頭著者であるグレゴリー・ヴェール氏は、次のように述べた。彼らは古い知人であり、遺伝子研究から彼らがこの経路に関与していることがわかっていました。 しかし、古いスタッフを再訪したとき、オリジナルのモデルを修正する必要があることが明らかになりました。」

ブラシノステロイドが細胞表面の受容体に結合すると、BIN2と呼ばれる細胞内酵素が未知のメカニズムによって不活性化されます。 これまで研究者らは、キナーゼであるBIN2を不活性化すると、BES1として知られるXNUMX番目のタンパク質が細胞質（細胞の核を取り囲む水分を含む部分）に閉じ込められている状態から解放され、微調整された核内に移動または「往復」できるようになると考えていた。植物の成長を調節する遺伝子の働き。

しかし、詳しく調べてみると、BIN2 は核を含む細胞の複数の区画に存在しており、BIN2 が BES1 と出会って成長遺伝子の活性化を妨げているのは細胞質ではなくそこでであることが明らかになりました。 「突然、『BES1 シャトル モデル』が意味をなさなくなりました」と Vert 氏は言い、古いモデルを廃止する時期が来たと自分自身や他の人々に納得させるには、慎重に計画された多くの実験が必要だったと付け加えました。

これらの実験に基づいて、ブラシノステロイドがどのように植物の成長を刺激するのかについての新たな全体像が明らかになった。ステロイドホルモンは依然としてBIN2を不活化し、相互にBES1を活性化すると考えられているが、BES1を解放して核内にシャトルさせる代わりに、重要な活性化ステップが起こっていることが現在明らかになっている。核では、BES1 はすでに活動の準備が整っています。 BIN2 阻害から解放されると、BES1 はそれ自体および他の調節因子と結合し、この修飾型の BES1 は DNA に結合して、多数の標的遺伝子を活性化します。

ヴェール氏とブラシノステロイドチームの他のメンバーの研究について言及し、チョリー氏はこう述べている。「古いモデルはもう出ていないかもしれないが、グレッグ氏の新しい研究と、元ポスドクのヤンハイ・イン氏とジヨン・ワン氏の研究により、我々は核問題を解明することができた」ブラシノステロイド反応をゲノムレベルで制御するイベント。 これにより、私たちの注意は最後の謎、つまり細胞表面でのステロイドの結合とこれらの核機構の間の事象に対する私たちの理解のギャップに向けられます。」

カリフォルニア州ラホーヤにあるソーク生物学研究所は、生命科学における基礎的な発見、人間の健康の改善、次世代の研究者の育成に専念する独立非営利団体です。 ジョナス・ソーク医師は、1955 年にポリオ ワクチンによって難病のポリオをほぼ根絶しましたが、サンディエゴ市からの土地の贈与とマーチ オブ ダイムズの資金援助を受けて 1965 年に研究所を設立しました。