硝酸シグナル伝達機構と応答機構

独立栄養生物である植物は土壌中の無機態窒素を吸収・同化し、さまざまな生体物質を合成して成長しています。植物の主たる窒素源である硝酸イオンは窒素同化に用いられるだけでなくシグナル分子としても働き、窒素同化に関わる遺伝子や成長制御に関わるタンパク質遺伝子などの発現を変化させます。このような遺伝子発現の制御を介して、硝酸シグナルは窒素同化能力の調節を行なっており、また、地上部と地下部のバランスや側根形成など植物個体レベルでの形態の変化や植物ホルモンの生合成の調節にも関わっています。硝酸シグナルのこのような働きは、植物が多様な栄養環境に適応して最適な成長を行うために重要です。硝酸シグナルは植物の成長において極めて重要な役割を担っているにもかかわらず、硝酸シグナルの伝達と応答の分子メカニズムは明らかにされていませんでした。
　私たちは、硝酸シグナルの伝達と応答の分子メカニズムの解明に向けて、硝酸シグナルに応答した遺伝子発現を制御するシス配列（NRE, nitrate-responsive element）を特定し（Plant J. 63, 269-282，2010; Plant Cell Physiol. 52, 824-836，2011）、さらにはそのシス配列に結合して硝酸シグナルを伝達する転写因子NLPを特定しました（Nat. Commun. 4, 1617, 2013）。NLPの機能を阻害すると、硝酸シグナルに応答して促進される遺伝子発現の多くが起こらなくなることから、硝酸シグナルの伝達と応答機構においてNLPは中心的な役割を担っていると考えられます（Nat. Commun. 4, 1617, 2013）。NLPを手がかりに硝酸シグナルの伝達と応答の分子メカニズムの解析を進め、最近、NLPの硝酸シグナルに応答した活性化のメカニズムの実体を明らかにすることにも成功しました（Nature, in press, 2017）。

代表的な公表論文

小西美稲子, 柳澤修一（2014）植物の硝酸シグナル応答機構 -NIN様タンパク質が硝酸シグナル応答を司る-. 化学と生物 52: 421-423. [PDF]
Konishi M, Yanagisawa, S. (2013) Arabidopsis NIN-like transcription factors play a central role in nitrate signalling. Nat. Commun. 4: 1617. [Abstract]
Sawaki N, Tsujimoto R, Shigyo M, Konishi M, Toki S, Fujiwara T, Yanagisawa S. (2013) A nitrate-inducible GARP family gene encodes an auto-repressible transcriptional repressor in rice. Plant Cell Physiol. 54: 506-517. [Abstract]
Konishi M, Yanagisawa S. (2011) Roles of the transcriptional regulation mediated by the nitrate-responsive cis-element in higher plants. Biochem. Biophys. Res. Commun. 411: 708–713. [Abstract]
Konishi M, Yanagisawa S. (2011) The regulatory region controlling the nitrate-responsive expression of a nitrate reductase gene, NIA1, in Arabidopsis. Plant Cell Physiol. 52: 824-836. [Abstract]
Konishi M, Yanagisawa S. (2010) Identification of the nitrate-responsive cis-element in the Arabidopsis NIR1 promoter defines the presence of multiple cis-elements for nitrogen response. Plant J. 63: 269-282. [Abstract]
Kato Y, Konishi M, Shigyo M, Yoneyama T, Yanagisawa S. (2010) Characterization of plant eukaryotic translation initiation factor 6 (eIF6) genes: The essential role in embryogenesis and their differential expression in Arabidopsis and rice. Biochem. Biophys. Res. Commun. 397: 673-678. [Abstract]

リンク

The plant mechanism controlling nitrogen utilization