青色光に応答した気孔開口の分子機構の解明

プログラム

生命科学研究助成　

所属機関

山口大学

所属部署

理学部生物学科 植物細胞シグナル学研究室

キーワード

青色光　気孔開口　フォトトロピン　細胞膜H+-ATPase　デンプン

研究結果の概要

フォトトロピンは植物に特有の青色光受容体キナーゼであり、下流因子のリン酸化を介して光情報を細胞内情報へと変換・伝達し、気孔開口を誘導する。我々はこれまでに、フォトトロピンのリン酸化基質としてBLUS1キナーゼとCBCキナーゼを同定し、これらはそれぞれ細胞膜H+-ATPaseの活性化とS型アニオンチャネルの不活性化を通じて細胞膜の過分極を引き起こし、気孔開口を促進することを明らかにしてきた。本研究では、フォトトロピンを介した気孔開口のシグナル伝達ネットワークのさらなる理解を目指して、孔辺細胞プロトプラストを対象としたリン酸化プロテオーム解析を実施し、細胞膜H+-ATPaseの光活性化には、C末端の自己阻害領域内に存在する進化的に保存された2つのThr残基のリン酸化が必須であることを明らかにした（Nature Commun, 2024）。さらにフォトトロピンの新たなリン酸化基質としてWDR48を同定し、本因子は葉緑体における迅速なデンプン分解を介して孔辺細胞内の代謝変動を引き起こし、気孔開口を促進することを明らかにした（Nature Commun, 2026）。

公表論文

Light-induced stomatal opening requires phosphorylation of the C-terminal auto- inhibitory domain of plasma membrane H+-ATPase. Nature Communications (2024) 15: 1195

Phosphorylation of WDR48 by phototropins drives starch degradation to promote stomatal opening, Nature Communications (2026) 17: 3601