植物が過酸化水素シグナルを感知する仕組みを解明 ~銅イオンに依存した新たな酸化還元状態の感知機構~

ad

2026-05-19 名古屋大学

名古屋大学、理化学研究所、大阪大学らの共同研究グループは、植物が過酸化水素(H₂O₂)シグナルを感知する新たな分子機構を解明した。研究では、植物の細胞膜受容体CARD1(HPCA1)の細胞外領域構造をクライオ電子顕微鏡で解析し、ロイシンリッチリピート(LRR)ドメイン上に保存された3つのヒスチジン残基が銅イオンを保持していることを発見した。さらに、この銅イオンが過酸化水素感知に必須であり、酸化還元状態の変化を検出する役割を担うことを明らかにした。活性酸素種(ROS)は植物の病原体応答や環境ストレス応答を制御する重要シグナルだが、その認識機構は未解明だった。研究者らは、本成果が植物におけるROS認識の理解を大きく前進させるとともに、環境ストレス耐性や病害抵抗性を高めた作物開発への応用につながる可能性があると説明している。論文は Nature Communications に掲載された。

植物が過酸化水素シグナルを感知する仕組みを解明 ~銅イオンに依存した新たな酸化還元状態の感知機構~

<関連情報>

植物における銅依存性酸化還元反応に基づく過酸化水素の認識 A copper-dependent redox-based hydrogen peroxide perception in plants

Nobuaki Ishihama,Yohta Fukuda,Yumiko Shirano,Kazuhiro J. Fujimoto,Kaori Takizawa,Ryoko Hiroyama,Hiroki Ito,Mayumi Nishimura,Takeshi Yanai,Tsuyoshi Inoue,Ken Shirasu & Anuphon Laohavisit
Nature Communications Published:18 May 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-72573-8

Abstract

Redox-related molecules, such as quinones and reactive oxygen species (ROS), are important signaling molecules for all living organisms. A plant-specific leucine-rich repeat receptor-like kinase (LRR-RLK) CANNOT RESPOND TO DMBQ 1 (CARD1), also known as HYDROGEN-PEROXIDE-INDUCED Ca2+ INCREASES (HPCA1), perceives both quinones and ROS, but the mechanism by which it distinguishes between these two types of signals remains unclear. Here, we determine the structure of the CARD1 ectodomain and uncover its unique features. Structural studies, coupled with genetics and biochemical analysis, demonstrate that previously identified unique cysteine residues are not essential for signal perception in CARD1. Interestingly, CARD1 harbors a copper ion on the surface of the ectodomain via histidine-coordination that is crucial for hydrogen peroxide signaling. Our work reports a unique copper-dependent redox perception in plants and provides insight into interactions between receptors and non-peptide stimuli during perception.

細胞遺伝子工学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました