〔プレスリリース〕世界初　植物の根の内部構造を決める起動スイッチの働きを三次元で解明

世界初　植物の根の内部構造を決める起動スイッチの働きを三次元で解明
水が通る維管束や内皮、表皮の作り分けを巧みに調節
〜根の生長促進などバイオマスの生産性向上に期待〜

【概要】
　
奈良先端科学技術大学院大学（奈良先端大 学長：小笠原直毅）バイオサイエンス研究科の箱嶋敏雄教授、平野良憲助教、村瀬浩司助教らの研究グループは米国デューク大学との共同研究により、植物（シロイヌナズナ）の根の内部構造を決める起動スイッチとして働く２つのタンパク質＝SHORT-ROOT（SHR）とSCARECROW（SCR）＝が、遺伝情報読み取りの目印になるタグを識別するタンパク質 ＝JACKDAW（JKD）（※1）＝とともに形成する三者複合体の立体的なかたちを、X線結晶構造解析法（※2）という手法を使って可視化することに世界で初めて成功した。
これにより、3つのタンパク質が共同して根の基本的な内部構造（内側から維管束、内皮、皮層、表皮）を形作っていくために必要な遺伝情報を複数の遺伝子DNAから読み取る機構が明らかになった。
　
構造解析の結果、SHRとSCRは1対1で結合して複合体を形成しており、その複合体のSHRの凹んだ溝にJKDがはまり込んでいることから、JKDの特徴的なアミノ酸の配列がSHRによって識別されていることが明らかとなり、この識別されるアミノ酸の配列を「SHR結合モチーフ」と命名した。
　
JKDは遺伝子DNAに直接結合してどの遺伝子情報を読み取る位置を決める「転写因子」（※3）であり、JKDとよく似た転写因子は16種類あり、総称してBIRDファミリーと呼ばれている。
今回の研究では、この中の13種が「SHR結合モチーフ」をもっており、SHR-SCR複合体と結合することがわかった。
こうしたことから、これらの相互作用を通してSHR-SCR複合体が、複数の転写因子からなるネットワークを活性化することで､根に特有な内部構造を形成するために必要な多くのタンパク質をつくるという分子メカニズムが解明された。
つまり、これらの働きにより､根の中心に水や養分の通る維管束､内皮を挟んで外側に皮層や表皮が作り分けられるという根の基本構造形成の仕組みがつきとめられた。
　
今回の成果に基づいて､根の成長促進や改良等の品種改良の研究が進み､農作物やバイオマスの生産性向上などにつながると期待される。
　
本成果は、英科学誌 Nature の植物専門オンライン姉妹誌、Nature Plants（3 月号）に掲載される（プレス解禁日時：日本時間 平成 29 年 2 月 18 日（土曜日）午前 1 時）／ロンドン時間平成 29 年 2 月 17 日（金曜日）午後 4 時）。
--- 引用ここまで　全文は引用元参照 ---　

▽引用元：奈良先端科学技術大学院大学　2017/02/20　プレスリリース
http://www.naist.jp/pressrelease/2017/02/003660.html

▽関連
Nature Plants 3, Article?number:?17010 (2017)
doi:10.1038/nplants.2017.10
Structure of the SHR?SCR heterodimer bound to the BIRD/IDD transcriptional factor JKD
http://www.nature.com/articles/nplants201710