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イネの安定多収に欠かせないケイ酸チャネルの構造基盤を解明

2021年10月29日


岡山大学
東京大学

◆発表のポイント

  • ケイ素はイネの健全な生育に欠かせない栄養素で、Lsi1というケイ酸チャネルタンパク質によって根から吸収されますが、その立体構造がわかっていませんでした。
  • Lsi1タンパク質の立体構造を高解像度で解明し、その選択的吸収機構を突き止めました。
  • Lsi1タンパク質を立体構造に基づいて改変すれば、安定・安全な作物の作出に役立つことが期待されます。

 岡山大学異分野基礎科学研究所の菅倫寛准教授、齊藤恭紀特任助教、同大資源植物科学研究所の馬建鋒教授、三谷奈見季准教授らの共同研究グループは、東京大学先端科学技術研究センターの斉藤圭亮准教授、石北央教授と共同で、イネ由来ケイ酸チャネルLsi1の立体構造を1.8 Å(1 Å = 1×10–10 m)の解像度で決定しました。立体構造からLsi1がケイ酸を選択的に吸収する分子メカニズムが明らかになりました。
 本研究成果は、日本時間10月29日(金)午後6時(英国時間:29日午前10時)、英国の科学雑誌「Nature Communications」に掲載されます。
 イネは根から大量のケイ素を取り込んで蓄積し、倒伏、害虫、病原菌などの各種ストレスから自身を保護しています。植物が根から栄養素を吸収する輸送体の立体構造を深く理解し、コントロールできれば、作物の生産性の安定や安全性の向上に役立つことが期待されます。

◆研究者からのひとこと

私のグループは、タンパク質のかたちを視て、生体内での働きを原子レベルの解像度で理解する研究を行っています。基礎的な研究ですが、タンパク質の機能を自在に制御して作物の生産性を向上することにも役立つと期待されます。大学院生を広く受け入れておりますので一緒に研究したいと思われましたらご連絡ください。
菅准教授



図1. ケイ素欠損変異体と野生型イネの比較


図2. ケイ酸チャネルLsi1の立体構造と水チャネルとの比較



■論文情報
論 文 名:” Structural basis for high selectivity of a rice silicon channel Lsi1”
「イネ由来ケイ酸チャネルLsi1の高いケイ酸選択性の構造基盤」

掲 載 紙:Nature Communications
著  者:Yasunori Saitoh, Namiki Mitani-Ueno, Keisuke Saito, Kengo Matsuki, Sheng Huang, Lingli Yang, Naoki Yamaji, Hiroshi Ishikita, Jian-Ren Shen, Jian Feng Ma, and Michihiro Suga
D O I:10.1038/s41467-021-26535-x

<詳しい研究内容について>
イネの安定多収に欠かせないケイ酸チャネルの構造基盤を解明


<お問い合わせ>
岡山大学 異分野基礎科学研究所
准教授 菅 倫寛(すが みちひろ)
(電話番号)086-251-7877

岡山大学 資源植物科学研究所
教授 馬 建鋒(ま けんぼう)
(電話番号)086-434-1209

東京大学 先端科学技術研究センター
准教授 斉藤 圭亮(さいとう けいすけ)