化学と生物 Vol. 50, No. 3, 2012
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今日の話題
にどのような表現型があるのかは，迅速に回路をマップ する方法がなかったためにほとんど検討されていない．
このように，トランスシナプス標識法と遺伝学のさらな る組み合わせは，神経回路が形成され機能する分子・細 胞機構を研究するのに大いに役立つことになるだろう．
1） L. Luo, E. M. Callaway & K. Svoboda : , 57, 634
（2008）.
2） O. Yizhar, L. E. Fenno, T. J. Davidson, M. Mogri & K.
Deis seroth : , 71, 9 （2011）.
3） G. Ugolini : , 194, 2 （2010）.
4） I. R. Wickersham, D. C. Lyon, R. J. Barnard, T. Mori, S.
Finke, K. K. Conzelmann, J. A. Young & E. M. Callaway : , 53, 639 （2007）.
5） K. Miyamichi : , 472, 191 （2011）.
6） E. A. Rancz, K. M. Franks, M. K. Schwarz, B. Pichler, A. T. Schaefer & T. W. Margrie : ., 14, 527
（2011）.
7） F. Osakada, T. Mori, A. H. Cetin, J. H. Marshel, B. Virgen
& E. M. Callaway : , 71, 617 （2011）.
（宮道和成，米国スタンフォード大学生物学部）
植物ホルモン ・ ジャスモン酸の主要な不活性化経路
ジャスモン酸イソロイシン 12 位水酸化酵素 CYP94B3 の発見
植物は自ら移動することができないため，栄養飢餓，
乾燥，温度，病害，虫害などの周囲の環境変化に対応す る独特の仕組みを発達させてきた．これらのストレスに さらされた際，植物ホルモンは植物自身の生理機能を調 節するために中心的な役割を担う．それ自身が生物活性 を有するいわゆる活性型の植物ホルモン量は，植物の体 内において巧妙に制御されており，その生合成と代謝と のバランスによって決定される．
7-イソジャスモン酸 （JA） は重要な植物ホルモンの一 つであり，塊茎などの形態形成，虫害や病害に対する防 御応答に寄与するシグナル伝達物質である．これまでに 数種類のJA類縁体が植物より発見されているが，多く のJA応答において重要な役割を果たすのは，イソロイ シンとの結合体である7-イソジャスモノイルイソロイ シン （JA-Ile） であるとされている．JA非存在下におい ては，JA応答を担う転写因子MYC2にJAZタンパク質 が結合し，その転写活性を抑制している．各種のストレ ス刺激により生体内のJA-Ile濃度が上昇するとSCFCOI1 複合体がJAZタンパク質を認識し，JAZタンパク質の
ユビキチン化を経て26SプロテアソームによるJAZタン パク質分解が起こる．これによりMYC2の抑制が解除 されると，その転写活性が上昇し，下流にあるJA応答 遺伝子群の発現変化が起こる．
JAの生合成は葉緑体膜の
α
-リノレン酸が切り出され ることにより開始され，環化による5員環の形成，数段 階のβ
酸化などを経て生成する．JAの主要な代謝経路 の一つとして12位の水酸化が知られており，それぞれ JAとJA-Ileが水酸化された12-ヒドロキシJA（ツベロ ン酸，TA）および12-ヒドロキシJA-Ile （12-OHJA-Ile）の植物体内における存在が確認されている．TAの12位 の水酸基が硫酸エステル化や配糖体化された代謝物も見 つけ出されており，これら化合物のジャスモン酸不活性 化機構への関与が示唆されている．またそれらの知見に 加えて，TAやその類縁体がJA-Ile応答遺伝子の発現を 抑制し，JAシグナル伝達を負に制御するという報告も ある（1）．
近年，筆者らのグループとアメリカのKooらのグ ループは，シロイヌナズナにおけるシトクロームP450
図1■植物において知られるジャス モン酸類の生合成・代謝機構
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の一種CYP94B3が，JA-Ileの12位を水酸化し12-OHJA- Ileを生成する酵素として機能することを明らかにし
た（2, 3）．この酵素CYP94B3は，傷害応答やジャスモン
酸処理でジャスモン酸受容体であるCOI1依存的に誘導 される．またこのCYP94B3の基質特異性を調べたとこ ろ，JA-Ile, JA-Phe, JA-Valなどジャスモン酸-アミノ酸 結合体を基質として用いることができる一方で，JAを 水酸化する活性は有しないという結果が得られた．実 際，野生株と比べ 変異株では，基質であるJA- Ile, JA-Val, JA-Pheは多く蓄積する一方，それらの水酸 化物である12-OHJA-Ile, 12-OHJA-Val, 12-OHJA-Pheの 蓄積量は少ない．また， 変異株においては，
SCFCOI1依存的に生じることが示されている根の伸長阻 害がより強く観察される．これは，植物体内において JA-Ileの代謝が抑制されることにより，JA-Ileがより多 く蓄積した結果であると予想される．
Kooらは， 過剰発現株を用いた実験を行な い，CYP94B3のJA-Ileの不活性化機構に関してさらな る知見を加えた．この過剰発現株はJA-Ile存在下で根の 伸長阻害活性に耐性を示す一方で，強力なJA-Ileアゴニ ストとして知られるコロナチンに対する影響は野生株の ものと同等であった．このことからも，CYP94B3がJA- Ileの代謝を調節することによる植物体内の活性調節機 構の存在が示唆される．この過剰発現株は不稔性を示 し，野生株と比べ蛾の一種であるシロイチモジヨトウの 幼虫によるより深刻な食害をうけた．これらは，シロイ ヌナズナのJA欠損変異株やJA非感受性変異株で一般 的にみられる表現型である．
興味深いことに，野生株と比べて変異株 にお いて，病原菌 DC3000に対する 感受性が増すことが明らかにされている（4）．JA経路が，
サリチル酸依存的な防御応答に対して拮抗的に働くと示 唆されており，この DC3000に対する感受 性の上昇は，変異株 で多く蓄積したJA-Ileがサ リチル酸による防御応答を拮抗的に抑制したため生じた と推定される．また，JAと拮抗的に働くと考えられる アブシジン酸やサリチル酸処理によって の発 現が誘導される結果が得られており，植物ホルモン間の 拮抗機構の一つとしてJA-Ileの水酸化によるJA類の不 活性化の関与が予想される．
12-OHJA-IleはJA-Ileと 比 べ て，SCFCOI1とJAZの 相 互作用を促進する活性は弱い．傷害処理後，不活性体へ と代謝されることにより，傷害後誘導されたJA-Ileの濃 度は減少し，それに伴ってジャスモン酸応答遺伝子の発 現量が下がる．JA-Ileを不活性型へと代謝する能力が損 なわれた変異株 においては，野生株と比べ傷害 応答後12-OHJA-Ileへと代謝されずJA-Ileの量が多い状 態で蓄積し，JA応答が持続する．これらの結果は，植 物の傷害応答時にこのJA-Ileの12位の水酸化が不活性 化に重要な役割を果たすことを支持する．
しかし，12-OHJA-Ileは弱いながらもJA-Ile様の活性 を有する．このことは，12-OHJA-Ileがさらに代謝され ることの重要性を示唆する．筆者らは，12-OHJA-Ileが 配糖化される，もしくはさらに酸化されることにより，
活性のより低い化合物になるという，「二段構えの不活 性化」が植物体内で行なわれ，活性調節に寄与している という仮説を立て研究を進めている．実際，植物体内に おけるそれら化合物の内生量を分析したところ，傷害処 理後これら化合物の蓄積が認められた．現在，それら化 合物を生成させる代謝酵素の探索を行なっている．
ジャスモン酸は植物の成長制御や虫害・病害に対する 防御応答に重要な役割を果たす植物ホルモンである．し たがって，その存在量を調節する上で鍵となる代謝酵素 の解明は農業分野などへの応用が期待される．また，12 位が水酸化されたJAおよび，その配糖体がSCFCOI1非 依存的にネムノキの就眠運動に関わるという結果（5），馬 鈴薯の塊茎形成に何らかの役割を果たすという結果（6）， 傷害を受けた植物における処理後1時間以上経過した段 階で生じる急激な蓄積などの結果（7）も得られており，今 後のジャスモン酸12位水酸化類縁体に関する研究の進 展が望まれる．
1） O. Miersch : , 177, 114 （2008）.
2） N. Kitaoka : , 52, 1757 （2011）.
3） A. J. Koo : , 108, 9298
（2011）.
4） I. S. Hwang : , 232, 1409 （2010）.
5） Y. Nakamura : , 155, 1226 （2011）.
6） T. Yoshihara : , 53, 2835 （1989）.
7） C. Sato : , 52, 509 （2011）.
（北岡直樹*1，松浦英幸*2，*1北海道大学大学院農学 院，*2同大学大学院農学研究院）
