Research Abstract
鉄結合性ヘムエリスリンRING型ユビキチンリガーゼが植物の鉄欠乏応答と鉄蓄積を調節する
植物は、鉄が乏しい条件下において遺伝子転写応答を活性化するが、鉄の量が不十分であることを感知するメカニズムは解明されていない。本研究で小林らは、ユビキチンリガーゼ活性をもち、鉄欠乏応答の負の調節因子である、2種類の鉄結合タンパク質を同定した。
Iron-binding haemerythrin RING ubiquitin ligases regulate plant iron responses and accumulation
2013年11月20日 Nature Communications 4 : 2792 doi: 10.1038/ncomms3792
鉄はほとんどの生物にとって必須である。植物は、利用できる鉄の量が乏しい条件に置かれると、鉄獲得に関わる遺伝子群を転写誘導するが、鉄欠乏のシグナルやそのセンサー分子の実体は分かっていなかった。今回我々は、イネの新規の鉄関連調節因子を複数同定し、それらをOsHRZ1（Oryza sativa Haemerythrin motif-containing Really Interesting New Gene (RING)- and Zinc-finger protein 1）およびOsHRZ2と命名したことを報告する。OsHRZ1とOsHRZ2、およびこれらのシロイヌナズナ（Arabidopsis）のホモログであるBRUTUSは鉄および亜鉛と結合し、ユビキチン化活性を持っている。OsHRZ1とOsHRZ2は、鉄栄養条件にかかわらず根で分解されやすい。OsHRZの発現量を低下させたノックダウンイネは、鉄欠乏に耐性を示し、土壌の鉄栄養条件にかかわらず茎葉や種子に通常のイネより多くの鉄を蓄積する。このOsHRZノックダウンイネでは、鉄の利用に関与する鉄欠乏誘導性遺伝子群の発現が、主として鉄十分条件下において亢進していた。これらの結果は、OsHRZ1とOsHRZ2が、鉄が十分条件下で鉄獲得を負に調節する鉄結合性センサーであることを示唆している。
小林 高範1,2, 長坂 征治3*, 瀬野浦 武志2, 板井 玲子3, 中西 啓仁3 & 西澤 直子2,3
- 科学技術振興機構 さきがけ
- 石川県立大学 生物資源工学研究所
- 東京大学大学院 農学生命科学研究科
*現所属先：東洋大学
Iron is essential for most living organisms. Plants transcriptionally induce genes involved in iron acquisition under conditions of low iron availability, but the nature of the deficiency signal and its sensors are unknown. Here we report the identification of new iron regulators in rice, designated Oryza sativa Haemerythrin motif-containing Really Interesting New Gene (RING)- and Zinc-finger protein 1 (OsHRZ1) and OsHRZ2. OsHRZ1, OsHRZ2 and their Arabidopsis homologue BRUTUS bind iron and zinc, and possess ubiquitination activity. OsHRZ1 and OsHRZ2 are susceptible to degradation in roots irrespective of iron conditions. OsHRZ-knockdown plants exhibit substantial tolerance to iron deficiency, and accumulate more iron in their shoots and grains irrespective of soil iron conditions. The expression of iron deficiency-inducible genes involved in iron utilization is enhanced in OsHRZ-knockdown plants, mostly under iron-sufficient conditions. These results suggest that OsHRZ1 and OsHRZ2 are iron-binding sensors that negatively regulate iron acquisition under conditions of iron sufficiency.
