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    ホーム > 新着ニュース > 2019年 > オートファジーは活性酸素の蓄積を抑え気孔開口を可能にする!〜植物の光合成を支える新しいメカニズムを発見〜

    オートファジーは活性酸素の蓄積を抑え気孔開口を可能にする!〜植物の光合成を支える新しいメカニズムを発見〜

     山口大学大学院創成科学研究科の武宮淳史准教授、山内翔太研究員の研究グループは、基礎生物学研究所の真野昌二准教授らの研究グループとの共同研究により、オートファジー※1が細胞内の活性酸素※2の蓄積を抑制し、気孔開口を可能にすることを、世界に先駆けて発見しました。
     植物の表皮に存在する気孔は、太陽光に応答して開口し、光合成に必要な二酸化炭素の取り込みを促進します。一方、植物は乾燥などのストレスを感知すると、シグナル伝達物質として働く活性酸素を生成し、気孔を素早く閉鎖させます。このように環境に応答した気孔の開閉制御には、気孔を構成する孔辺細胞内の活性酸素量を厳密に制御することが重要です。しかし、活性酸素の恒常性がどのように制御されているのか、その仕組みについては謎でした。今回研究グループは、光に応答して気孔を開口できないシロイヌナズナ突然変異体の解析から、オートファジーが活性酸素を蓄積したペルオキシソーム※3という細胞小器官を速やかに分解することで、活性酸素の恒常性を維持し、気孔開口を可能にすることを発見しました。
     オートファジーによるペルオキシソームの選択的分解はペキソファジーと呼ばれ、真核生物に保存されたメカニズムです。しかし、これまで植物におけるペキソファジーの生理的意義は不明でした。本研究により、植物のペキソファジーは気孔開口の制御を通じて、光合成を支える役割をもつことが明らかになりました。
     本研究成果は、2019年9月4日に米国科学アカデミー紀要[Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America(PNAS)]の電子版に掲載されました。

    雑誌名:米国科学アカデミー紀要 (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)
    掲載日:2019年9月4日付
    論文タイトル:Autophagy controls reactive oxygen species homeostasis in guard cells that is essential for stomatal opening
    著者:Shota Yamauchi, Shoji Mano, Kazusato Oikawa, Kazumi Hikino, Kosuke M. Teshima, Yoshitaka Kimori, Mikio Nishimura, Ken-ichiro Shimazaki, Atsushi Takemiya
    DOI: 10.1073/pnas.1910886116 (https://www.pnas.org/content/early/2019/09/03/1910886116)
     
    【用語解説】
    ※1 オートファジー
     タンパク質や細胞小器官などの細胞質成分を分解するシステム。
    ※2 活性酸素
     高い反応性をもつ酸素分子の総称。過酸化水素やスーパーオキシドなどが含まれる。高濃度の活性酸素は細胞毒性を示すが、一方で生物はシグナル伝達物質として活性酸素を生成し利用している。
    ※3 ペルオキシソーム

     核やミトコンドリアと同様に、真核生物に普遍的に存在する細胞小器官のひとつ。植物細胞では脂肪酸代謝のβ酸化や光呼吸におけるグリコール酸の酸化などを担う。

     

     研究の詳細はこちら

     


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