研究代表者：

小林 高範
（石川県立大学・准教授）

研究室HP：

http://www.ishikawa-pu.ac.jp/research/research_institute/plantcell/

研究概要：

鉄は全ての動植物とほぼ全ての微生物にとって必須な元素です。植物は土壌中から鉄を吸収して利用します。土壌中には鉄は豊富に存在しますが、ほとんどが難溶性となっていて、吸収できる鉄はごくわずかしかありません。植物は鉄不足になると土壌中の鉄を吸収・利用するための遺伝子を転写レベルで発現誘導します。我々は、イネのRING-finger 型ユビキチンリガーゼHRZがこの鉄欠乏応答を負に制御することを近年発見しました（図）。HRZ は鉄および亜鉛と結合することから、植物において未同定の細胞内鉄センサーの候補分子と予想されます。また、HRZ は鉄硫黄クラスターと結合することが推定されるドメインも持っています。
本研究では、（1）鉄との結合状態がHRZのタンパク質分解と細胞内局在に影響するか？（2）HRZは鉄硫黄クラスターと結合して機能を変化させるか？（3）HRZはどのようなタンパク質をユビキチン化により制御するか？という3点を解明することにより、HRZ の鉄栄養制御における分子機構を明らかにすることを目的とします。ユビキチン修飾系が生物界で果たす機能の普遍性と特異性に関する理解が広がることが期待されます。

 

関連する代表的な論文：

1. Kobayashi, T. (corresponding author), Nagasaka, S., Senoura, T., Itai, R.N., Nakanishi, H., and Nishizawa, N.K. (2013) Iron-binding haemerythrin RING ubiquitin ligases regulate plant iron responses and accumulation. Nat. Commun. 4, 2792.
2. Kobayashi, T. and Nishizawa, N.K. (2015) Intracellular iron sensing by the direct binding of iron to regulators. Front. Plant Sci. 6, 155.
3. Kobayashi, T. and Nishizawa, N.K. (2014) Iron sensors and signals in response to iron deficiency. Plant Sci. 224, 36-43.
4. Kobayashi, T. and Nishizawa, N.K. (2012) Iron uptake, translocation, and regulation in higher plants. Annu. Rev. Plant Biol. 63, 131-152.
5. Selote, D., Samira, R., Matthiadis, A., Gillikin, J. W., and Long, T.A. (2015) Iron-binding E3 ligase mediates iron response in plants by targeting bHLH transcription factors. Plant Physiol. 167, 273-286.
6. Long, T.A., Tsukagoshi, H., Busch, W., Lahner, B., Salt, D.E., and Benfey, P.N. (2010) The bHLH transcription factor POPEYE regulates response to iron deficiency in Arabidopsis roots. Plant Cell 22, 2219-2236.
7. Zhang, L., Itai, R.N., Yamakawa, T., Nakanishi, H., Nishizawa, N.K., and Kobayashi, T. (2014) The Bowman-Birk trypsin inhibitor IBP1 interacts with and prevents degradation of IDEF1 in rice. Plant Mol. Biol. Rep. 32, 841-851.
8. Kobayashi, T., Itai, R.N., Aung, M.S., Senoura, T., Nakanishi, H., and Nishizawa, N.K. (2012) The rice transcription factor IDEF1 directly binds to iron and other divalent metals for sensing cellular iron status. Plant J. 69, 81–91.
9. Kobayashi, T., Itai, R.N., Ogo, Y., Kakei, Y., Nakanishi, H., Takahashi, M., and Nishizawa, N.K. (2009) The rice transcription factor IDEF1 is essential for the early response to iron deficiency, and induces vegetative expression of late embryogenesis abundant genes. Plant J. 60, 948-961.
10. Kobayashi, T., Ogo, Y., Itai, R.N., Nakanishi, H., Takahashi, M., Mori, S., and Nishizawa, N.K. (2007) The transcription factor IDEF1 regulates the response to and tolerance of iron deficiency in plants. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 19150-19155.