植物が糖を感知して油を生産する仕組み(How Plants Sense Sugar, Produce Oils)

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2024-05-17 パシフィック・ノースウェスト国立研究所(PNNL)

エネルギー省のパシフィックノースウェスト国立研究所とブルックヘブン国立研究所の科学者たちは、植物が環境中の糖を感知する仕組みを明らかにしました。最新の研究は、特定のタンパク質が糖のレベルを感知し、植物が油を生成するかどうかを制御する方法を示しています。研究によれば、タンパク質KIN10が糖のレベルを検知し、そのシグナルが植物の成長や油生成の生化学的経路に影響を与えます。低糖レベルではKIN10が他のタンパク質と相互作用し、油生成を抑制しますが、高糖レベルではこの相互作用がブロックされ、油生成が促進されます。このメカニズムは、分子シミュレーションと実験によって解明されました。

<関連情報>

植物代謝センサーキナーゼSnRK1のトレハロース6リン酸阻害の分子メカニズム Molecular mechanism of trehalose 6-phosphate inhibition of the plant metabolic sensor kinase SnRK1

JANTANA BLANFORD, ZHIYANG ZHAI, MARCEL D. BAER, GONGRUI GUO, […], AND JOHN SHANKLIN
Science Advances  Published:17 May 2024
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adn0895

植物が糖を感知して油を生産する仕組み(How Plants Sense Sugar, Produce Oils)

Abstract

SUCROSE-NON-FERMENTING1-RELATED PROTEIN KINASE1 (SnRK1), a central plant metabolic sensor kinase, phosphorylates its target proteins, triggering a global shift from anabolism to catabolism. Molecular modeling revealed that upon binding of KIN10 to GEMINIVIRUS REP-INTERACTING KINASE1 (GRIK1), KIN10’s activation T-loop reorients into GRIK1’s active site, enabling its phosphorylation and activation. Trehalose 6-phosphate (T6P) is a proxy for cellular sugar status and a potent inhibitor of SnRK1. T6P binds to KIN10, a SnRK1 catalytic subunit, weakening its affinity for GRIK1. Here, we investigate the molecular details of T6P inhibition of KIN10. Molecular dynamics simulations and in vitro phosphorylation assays identified and validated the T6P binding site on KIN10. Under high-sugar conditions, T6P binds to KIN10, blocking the reorientation of its activation loop and preventing its phosphorylation and activation by GRIK1. Under these conditions, SnRK1 maintains only basal activity levels, minimizing phosphorylation of its target proteins, thereby facilitating a general shift from catabolism to anabolism.

生物化学工学
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