インド科学大学院大学(IISc)生化学科の研究者らが、長年探し求めていたメカニズムを発見した。これは、蘚苔類(コケ類やゼニゴケ類を含むグループ)などの原始的な陸上植物の成長を調節するために用いられ、後の被子植物にも受け継がれた機能である。
学術誌「ネイチャー・ケミカル・バイオロジー」に掲載されたこの研究は、陸上植物(胚植物)の細胞分裂を抑制する主要な成長調節因子であるDELLAタンパク質の非典型的な調節に焦点を当てたものである。
興味深いことに、約5億年前に陸上に最初に現れた植物である蘚苔類は、植物ホルモンであるジベレリン(GA)を生成するにもかかわらず、GID1受容体を欠いている。このことから、これらの初期の陸上植物の成長と発達がどのように制御されていたのかという疑問が生じる。
ゼニゴケ(Marchantia polymorpha)をモデル系として用いた研究者らは、これらの原始的な植物が、細胞メッセンジャーであるイノシトールピロリン酸(InsP₈)を生成する特殊な酵素MpVIHを用いて、DELLAを分解していることを発見した。ジベレリン酸。
研究者らはCRISPR-Cas9システムを用いてVIH酵素をコードする遺伝子をノックアウトし、その役割を確認した。機能的なVIHを欠損した植物は、葉が密集したり、放射方向の成長が阻害されたり、萼片が欠損したりするなど、深刻な発生異常や形態異常を示した。これらの欠陥は、植物ゲノムを改変してVIH酵素の一方の末端(N末端)のみを生成することで解消された。研究チームは高度なクロマトグラフィー技術を用いて、N末端にはInsP₈の生成を触媒するキナーゼドメインが含まれていることを発見した。
研究者らは、DELLAがVIHキナーゼの細胞標的の一つであることを発見した。さらに、MpVIH欠損植物の表現型は、DELLAの発現が増加したM. polymorpha植物の表現型と類似していることを観察した。
「この時点で、MpVIH欠損植物においてDELLAの安定性や活性が増強されるかどうかを解明することに、私たちは大きな期待を抱いていました」と、筆頭著者であり、レイヒー研究室の大学院生であるプリヤンシ・ラナ氏は述べている。研究者らは、彼らの仮説と一致して、DELLA阻害がMpVIH変異植物の欠陥のある成長および発達表現型を大幅に回復できることを発見した。これらの結果は、VIHキナーゼがDELLAを負に制御し、植物の成長と発達を促進することを示唆している。
DELLAタンパク質の研究は、緑の革命時代にまで遡ります。当時、科学者たちは知らず知らずのうちに、高収量の半矮性品種を生み出すために、これらのタンパク質の可能性を利用していました。当時の研究の詳細は不明瞭でしたが、現代の技術によって、科学者たちは遺伝子工学を通してこれらのタンパク質の機能を操作し、作物の収量を効果的に増加させることが可能になりました。
投稿日時:2025年10月23日



