植物の活性酸素を調節するリン酸化酵素の仕組みを解明

病害虫の侵入や乾燥・日照り・塩害障害などと環境の変化にさらされても、植物は芽を出して育った場所から逃げ出すことができません。植物は、こうした劣悪環境のストレスに独自に耐え続けて、強く生育しています。その機能の1つに細胞の中で生産され、非常に強い酸化力を持つ活性酸素が、病原菌を殺すなど、ストレス耐性に関与していることが知られています。しかし、この活性酸素がストレスによって細胞内に過剰蓄積してしまうと細胞死を引き起こし、生死を左右させます。このように、活性酸素は生体分子を損傷させるという悪玉の側面とシグナル伝達という善玉の側面を持ち、活性酸素を調整するメカニズムの解明が待たれていました。

植物科学研究センター機能開発研究グループ、理研バイオマス工学研究プログラムらは、筑波大学大学院生命環境科学研究科と協力し、この活性酸素生成のシグナル伝達経路にタンパク質リン酸化酵素の１つ「MAPK」が深くかかわっていることを世界で初めて解明することに成功しました。このMAPKは、動植物などの真核生物に存在するタンパク質リン酸化酵素の一種で、タンパク質をリン酸化してする信号を伝達する機能を持ちます。

研究グループは、シロイヌナズナのMAPKの中で、植物にしかないTDYと呼ぶサブグループに属する8つのTDY型MAPKタンパク質に着目、リン酸化活性を調べMPK8タンパク質が障害や活性化酸素によって活性化することを見つけました。さらに、MPK8遺伝子を破壊したシロイヌナズナが通常の10倍も活性酸素を蓄積すること確認しました。このように、 MPK8が過剰に活性酸素を蓄積しないように安全弁として働き、適量な活性酸素をシグナル伝達物質として利用できるように機能していることが判明しました。 TDY型MAPKはマラリア原虫にも保存されており、感染予防薬の開発に役立つことも期待されます。