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seedlings大野 豊; 中曽根 光*
Plant Signaling & Behavior (Internet), 8(10), p.e25986_1 - e25986_4, 2013/10
SMALL ACIDIC PROTEIN 1 (SMAP1) functions upstream of the degradation of AUX/IAA-proteins in the response to 2,4-dichlorophenoxyacetic acid and physically interacts with the COP9 SIGNALOSOME (CSN). Also, its function is linked to RELATED TO UBIQUITIN (RUB) modification. To further investigate the relationship between SMAP1 and the RUB modification system, we examined the effect of MLN4924, an inhibitor of RUB/NEDD8-activating E1 enzyme, on the growth of 
. We found that the 
mutants, which lack SMAP1, are more sensitive to MLN4924 than wild type and that SMAP1 is responsible for this hypersensitivity. This new evidence supports our previous speculation that SMAP1 acts in Cullin-RING ubiquitin E3 ligase regulated signaling processes 
its interaction with components associated with the RUB modification system.
中曽根 光*; 藤原 正幸*; 深尾 陽一朗*; Biswas, K.; Rahman, A.*; 山田 真紀*; 鳴海 一成; 内宮 博文*; 大野 豊
Plant Physiology, 160(1), p.93 - 105, 2012/09
被引用回数：12 パーセンタイル：38.62(Plant Sciences)We demonstrated that SMALL ACIDIC PROTEIN 1 
is required for normal plant growth and development, and roots response to IAA or methyl jasmonate in the 
(
) mutation background. Deletion analysis and green fluorescent protein (GFP) / glutathione S-transferase (GST) pull-down assays showed that SMAP1 physically interacts with the CONSTITUTIVE PHOTOMORPHOGENIC-9 SIGNALOSOME (CSN) via the SMAP1 F/D-region. The extremely dwarf phenotype of 
double mutant confirms the functional role of in plant growth and development under limiting CSN functionality. Our findings suggest that SMAP1 is involved in the auxin response and possibly in other cullin-RING ubiquitin ligase (CRL)-regulated signaling processes via its interaction with components associated with related-to-ubiquitin (RUB) modification.
中曽根 光; 川合 真紀*; 清末 知宏*; 鳴海 一成; 内宮 博文*; 大野 豊
JAEA-Review 2009-041, JAEA Takasaki Annual Report 2008, P. 65, 2009/12
The phytohormone auxin has roles in controlling various mechanisms in growth, proliferation, and differentiation of plants throughout the life stages. As a research initiative, the analysis of novel mutants created by ion-beam mutagenesis is an effective method. We previously isolated a novel auxin-related mutant which shows a reduced response to the anti-auxin. The SMAP1 gene, which is one of the missing genes in the 44-kb DNA region that is possibly deleted by ion beams in the mutant genome, is responsible for the 2,4-D / anti-auxin-resistant phenotype. The Arabidopsis genome has another copy of the SMAP gene, SMAP2. In this study, to better understand the biological function of the SMAP2 gene and its relationship to the mode of action of 2,4-D, we investigated the expression pattern of the SMAP2 gene and the phenotypic complementation of SMAP2 in the SMAP1 mutant.
potentially mediates the response to synthetic auxin, 2,4-dichlorophenoxyacetic acid, in 中曽根 光; 山田 真紀*; 清末 知宏*; 鳴海 一成; 内宮 博文*; 大野 豊
Journal of Plant Physiology, 166(12), p.1307 - 1313, 2009/08
被引用回数：4 パーセンタイル：13.07(Plant Sciences)The (
) gene is a paralogue of the gene that mediates the response to the synthetic auxin 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) in the root of Arabidopsis thaliana. Their encoded proteins, SMAP1 and SMAP2, are similar in calculated molecular weight and isoelectric point, and in having a highly conserved phenylalanine and aspartic acid-rich domain. RNA expression analysis showed that mRNA is present throughout the plant body while mRNA is restricted to siliques and anthers. Over-expression of the gene, as well as , by 35S cauliflower mosaic virus promoter restored sensitivity to 2,4-D in the 2,4-D-resistant mutant, 
, which is defective in function. The results suggest that SMAP2 has an ability to mediate the 2,4-D response and is expressed only in restricted tissues.
Rahman, A.*; 中曽根 光*; Chhun, T.*; 大浦 千春*; Biswas, K. K.*; 内宮 博文*; 鶴見 誠二*; Baskin, T. I.*; 田中 淳; 大野 豊
Plant Journal, 47(5), p.788 - 801, 2006/09
被引用回数：33 パーセンタイル：59.9(Plant Sciences)2,4-Dは、IAAの化学的アナログで、オーキシンとして投与し植物の生長を制御する際に広く使用されており、IAAと共通した応答経路で作用すると考えられている。本論文では、2,4-Dに対して感受性が低下しているがIAAに対しては野生型と同様の感受性を示す変異体であるアンチオーキシン耐性変異体()について報告する。の2,4-D応答変化の特異性は、
, 
などのマーカー遺伝子の発現や
遺伝子のリアルタイムPCR法などにより確認された。2系統の変異遺伝子座を調べたところ、両者とも複数の遺伝子にまたがるゲノムDNAの欠失が起こっていた。そこで、相補試験、及びRNAi形質転換体の解析を行い、欠失領域に存在する単一の遺伝子が2,4-D応答変化に関与していることを証明した。この遺伝子は、機能未知のタンパク質をコードする遺伝子(
:
)で動植物には存在するが、菌類や原核生物には報告がないものであった。本研究により、SMAP1は2,4-D応答の調節因子であること、2,4-DとIAAに対する応答反応は部分的に異なる経路で引き起こされることが示唆された。
: アンチオーキシンによるスクリーニングで発見されたシロイヌナズナ根において2,4-Dの感受性に関与するがIAAの感受性には関与しない新規遺伝子大野 豊; Rahman, A.*; 中曽根 光; Chhun, T.*; 内宮 博文*; 鶴見 誠二*; 田中 淳
no journal, ,
アンチオーキシン耐性変異体(
)は、PCIB(
-chlorophenoxyisobutyric acid)を用い、根の生長を指標としたスクリーニングにより取得された2,4-Dに対して感受性が低下しているが、IAAに対しては野生型と同様の感受性を示す変異体である。分子遺伝学的な解析からゲノムでは、第4染色体の約45kbのゲノムDNA領域が消失し、約9個の遺伝子が欠失していることが明らかにされた。この変異体における2,4-Dの取り込みや代謝については、野生型と違いは認めらず、2,4-Dの情報伝達過程が異常になっていることが示唆された。で欠失した領域に挿入がおきたT-DNA変異体やエンハンサートラップ系統を入手し、PCIB耐性を調べたところ、1系統においてPCIB耐性が認められたが、この系統(
)も約27KbのゲノムDNAが破壊されていた。そこで、相補試験、及びRNAi形質転換体の解析を行い機能未知の62アミノ酸からなるタンパク質をコードする遺伝子(:)が変異体の形質に重要であることを突き止めた。本研究により、シロイヌナズナ根における2,4-Dの作用の一部は、IAA反応とは独立したSMAP1を介した経路で引き起こされることが示唆された。
大野 豊; 中曽根 光; 鳴海 一成
no journal, ,
植物ホルモンであるオーキシンの詳細な作用機構を明らかにするため、オーキシンの情報伝達経路を阻害するp-クロロフェノキシイソ酪酸(PCIB)を用い、イオンビーム照射シロイヌナズナ種子からPCIBに対する感受性が低い
()変異体を分離した。この変異体の責任遺伝子を同定したところ、
という機能未知遺伝子であった。この遺伝子は、推定等電点3.3の低分子タンパク質(62アミノ酸,予測分子量6.9kDa)を暗号化しており、低分子酸性タンパク質1(small acidic protein 1; SMAP1)と命名した。データベース検索の結果、と類似した遺伝子が、ヒト,マウス,ハエ,魚、及びイネにおいて確認され、遺伝子が動植物で保存されていることが明らかになったが、酵母及び原核生物ゲノム中には存在しなかった。この遺伝子ファミリーの機能については、どの生物においても報告がなく、本研究においてit SMAP遺伝子ファミリーの機能の一端が初めて明らかとなった。
大野 豊; Biswas, K. K.*; 中曽根 光; 宮崎 裕士*; 清末 知宏*; 鳴海 一成
no journal, ,
根の伸長試験により、合成オーキシン2,4-Dに耐性のある新規変異体(
)の分離に成功した。ボジショナルクローニングによりAAR3遺伝子は、DCN1タンパク質とPONYドメインを介して類似している核局在のタンパク質をコードしていることが明らかになった。本研究によりDCN1様タンパク質が根における2,4-D応答を制御していることが示唆された。
中曽根 光; 川合 真紀*; 鳴海 一成; 内宮 博文*; 大野 豊
no journal, ,
われわれが合成オーキシン2,4-Dの応答機構にかかわる因子として同定したSMAP1の機能を解明するために、SMAP1欠失変異体に完全長及びC末のF/D保存領域を欠失させたと
の融合遺伝子(それぞれ
, 
)を導入した。その結果、は根におけるの2,4-D感受性を野生型のレベルにまで回復させたが、では回復がみられず、F/D領域がSMAP1の活性に重要であることがわかった。次に、抗GFP-マイクロビーズを用い、SMAP1-GFPと結合するがSMAP1
F/D-GFPとは結合しないタンパク質を精製し、質量分析で調べたところ、そのほとんどがCOP9 Signalosome(CSN)のサブユニットであった。以上の結果から、SMAP1はF/D領域を介してCSNと相互作用し、2,4-D応答を制御している可能性が示唆された。
中曽根 光; 内宮 博文*; 鳴海 一成; 大野 豊; 川合 真紀*; 清末 知宏*
no journal, ,
イオンビームによる植物の変異体誘発は、植物育種分野のみならず、基礎科学分野でも重要である。われわれは以前、シロイヌナズナのイオンビーム誘発突然変異体の解析を行い、植物ホルモン・オーキシンの感受性にかかわる新奇遺伝子を発見し、SMAP(SMALL ACIDIC PROTEIN)1と名づけた。シロイヌナズナゲノムにはSMAP1遺伝子と類似した遺伝子が一つ存在しており、われわれは、これをSMAP2と名づけた。本研究では、SMAP2がSMAP1と同様にオーキシン応答にかかわる機能を持つかどうかを調べるために、一連の実験を行った。その結果、SMAP2がSMAP1と同様の機能を示すことが示唆された。SMAP2が葯や果実で強く発現していることから、SMAP2は雄しべ,種,実の形成時におけるオーキシンの情報伝達に関与していることが考えられた。
()と
のシロイヌナズナにおける遺伝学的相互作用大野 豊; 中曽根 光; 内宮 博文*; 鳴海 一成
no journal, ,
()遺伝子は、アンチオーキシン抵抗性変異体の原因遺伝子で、合成オーキシン2,4-Dの応答機構にもかかわる因子として同定された遺伝子である。SMAP1の機能を解明するために、変異体と既知のオーキシン関連変異体との間で交配を行い、二重変異体の作出を行った。その結果、
, 
, 
といった二重変異体では、根において相加的な2,4-D感受性の低下を示した。一方、
二重変異体では、根端分裂組織が形成されないなど著しい形態異常が見られた。同様の形態異常は、
変異体にの発現をRNAiで抑制した形質転換体を掛け合わせたときも観察された。また変異体に融合遺伝子を35Sプロモーターで過剰発現させると、矮化,多分枝,花の形態異常,稔性の低下,オーキシン感受性の低下などの、変異体の特性が緩和されることがわかった。以上の結果より、の機能はの機能と密接に関係している可能性が示唆された。
中曽根 光; 鳴海 一成; 内宮 博文*; 大野 豊
no journal, ,
()は、合成オーキシン2,4-Dの応答機構にかかわる遺伝子である。がコードするタンパク質はフェニルアラニンとアスパラギン酸に富む領域(F/D領域)を持ち、類似したタンパク質をコードする遺伝子は、動植物において広く保存されている。これまでにF/D領域がSMAP1の機能に必要であること、また、SMAP1-GFPとCOP9 signalosome (CSN)が結合することを報告している。そこでSMAP1とCSN間の結合をさらに詳細に調べるために、大腸菌で発現させて精製したSMAP1のGST融合タンパク質[GST-SMAP1(全長), GST-SMAP1 delta F/D(F/D領域欠失), GST-F/D(F/D領域のみ)及びGST (コントロール)]を、 (欠失変異体)の総タンパク質と混合しプルダウンを行い、Western法を用いてCSNとの結合を調査した。その結果、GST-SMAP1及びGST-F/DでCSNとの結合がみられた。以上の結果から、大腸菌で発現したSMAP1でもCSNとの結合が再現できること、また、その結合にはF/D領域が必要かつ十分であることが示された。
大野 豊; 中曽根 光; 内宮 博文*; 鳴海 一成
no journal, ,
The () gene is responsible for the anti-auxin resistant mutation, , and encodes a factor that mediates the synthetic auxin 2,4-D response. To gain an insight into the function of , the mutant was crossed with known auxin-related mutants. The double mutants showed severe morphological defects with a lack of root meristem formation. Similar phenotype was observed in the offspring generated by crossing and the RNAi transgenic lines. The overexpression of SMAP1-GFP fusion gene under 35S promoter relieved pleiotropic morphological phenotypes of such as dwarf, multiple shoots, altered flower structure, low fertility and reduced auxin response. The results suggested that the function of is tightly linked to that of in genetic level.
()のCOP9シグナロゾームとのシロイヌナズナにおける遺伝学的相互作用大野 豊; 中曽根 光*; 鳴海 一成
no journal, ,
遺伝子は、アンチオーキシン抵抗性変異体の原因遺伝子で、合成オーキシン2,4-Dの応答機構にもかかわる因子として同定された遺伝子である。これまでの研究から、は、2,4-D情報伝達系においてAUX/IAAタンパク質の分解より上流のステップで機能すると推定されている。また、がシロイヌナズナ抽出液中でCOP9シグナロゾーム複合体(CSN)と結合していることが明らかにされている。そこで、今回、とCSNとの関係について遺伝学的知見を得るために、変異体とCSNのサブユニットCSN5Aの変異体
を交配し、二重変異体の作出を行った。その結果、は、及びに比べ、胚軸が短く、根の生長も遅いなどの形態的特徴が見られた。根における2,4-D感受性も相対的に低下しており、生長した個体は著しくわい化していた。この特徴は、
の導入で解消された。以上の結果より、変異体はほとんど形態的な特徴や生長異常は見られないが、CSNが充分に機能しない状態では、が植物の正常な生長に重要な役割を果たしていることが示唆された。
()のCOP9シグナロゾームとのシロイヌナズナにおける遺伝学的相互作用大野 豊; 中曽根 光*; Biswas, K.; 鳴海 一成
no journal, ,
()遺伝子は、イオンビームで創出されたシロイヌナズナのアンチオーキシン抵抗性変異体の原因遺伝子であり、植物ホルモンの一種で、植物の発根や根の生長に作用する合成オーキシン2,4-Dの応答にかかわる因子として同定された遺伝子である。SMAP1がシロイヌナズナ抽出液中でタンパク質分解活性を制御するタンパク質複合体であるCOP9シグナロゾーム複合体(CSN)と結合していることが明らかにされている。そこで、今回、SMAP1とCSNとの関係について遺伝学的知見を得るために、変異体とCSNのサブユニットCSN5Aの変異体を交配し、二重変異体の作出を行った。二重変異体は、及びに比べ、胚軸が短いほか、子葉・本葉が小型化し、根の生長も遅いなどの形態的特徴が見られ、これらの特徴は、の導入で解消された。根における2,4-D感受性は、相対的に単独の変異よりも低下しており、生長した個体は著しくわい化し、稔性がほとんどなかった。以上の結果より、のみの変異体はほとんど形態的な特徴や生長異常は見られないが、CSNが十分に機能しない状態では、SMAP1が植物の正常な生長に重要な役割を果たしていることが示唆された。
大野 豊; 中曽根 光*; 藤原 正幸*; 深尾 陽一朗*; Biswas, K.; Rahman, A.*; 川合 真紀*; 内宮 博文*; 鳴海 一成
no journal, ,
Here, we demonstrated that SMALL ACIDIC PROTEIN 1 (SMAP1) is required for normal plant growth and development, and roots response to IAA or methyl jasmonate in the () mutation background. Deletion analysis and pull-down assays showed that SMAP1 physically interacts with the CONSTITUTIVE PHOTOMORPHOGENIC-9 SIGNALOSOME (CSN) via the SMAP1 F/D-region. The extremely dwarf phenotype of aar1-1 csn5a-1 double mutant confirms the functional role of SMAP1 in plant growth and development under limiting CSN functionality. Our findings suggest that is involved in the auxin response and possibly in other cullin-RING ubiquitin ligase -regulated signaling processes via its interaction with components associated with related-to-ubiquitin (RUB) modification.
