塩基性ロイシンジッパー転写因子OsbZIP83　と　グルタレドキシンOsGRX6　および　OsGRX9　は、OsHRZユビキチンリガーゼ　の制御下で、イネの鉄利用を促進する

塩基性ロイシンジッパー転写因子OsbZIP83　と　グルタレドキシンOsGRX6　および　OsGRX9　は、OsHRZユビキチンリガーゼ　の制御下で、イネの鉄利用を促進する

The basic leucine zipper transcription factor OsbZIP83 and the glutaredoxins OsGRX6　and OsGRX9 facilitate rice iron utilization under the control of OsHRZ ubiquitin ligases

Takanori Kobayashi, Haruka Shinkawa, Atsushi J. Nagano and Naoko K. Nishizawa

doi:10.1111/tpj.15767

(要旨)
低鉄分環境下では、植物は鉄の取り込みや移動に関わる様々な遺伝子の発現を誘導する。イネのユビキチンリガーゼOsHRZ1およびOsHRZ2の機能は、これらの鉄関連遺伝子を転写レベルで全体的に抑制するが、タンパク質レベルでの制御は不明であった。我々は、OsHRZによってその量が調節される主要な制御因子をタンパク質レベルで同定するために、プロテオーム解析を行った。鉄欠乏またはOsHRZのノックダウンに応答して、TGA型塩基性ロイシンジッパー転写因子OsbZIP83を含む多くの遺伝子が転写物とタンパク質レベルの間で調節の違いを示した。また、OsHRZと相互作用するタンパク質として、2つのグルタレドキシン、OsGRX6とOsGRX9を酵母と植物細胞で同定した。OsGRX6もOsbZIP83と相互作用していた。In vitro 分解実験により、OsbZIP83, OsGRX6, OsGRX9 のタンパク質は 26S プロテアソームおよび OsHRZ 依存的に分解されることが示唆された。また、プロテオーム解析と in vitro 分解実験から、OsbZIP83 タンパク質はイネの根の鉄欠乏条件下で優先的に分解されることが示唆された。
イネの根 OsGRX9 と OsbZIP83 を過剰発現させたトランスジェニックイネは、鉄欠乏に対する耐性を向上させた。OsGRX9およびOsGRX6ノックダウン系統では、鉄関連遺伝子の発現に影響が見られ、鉄の利用およびシグナル伝達が阻害されていることが示唆された。OsbZIP83 の過剰発現株では、OsGRX9やフィトアレキシン生合成、サリチル酸経路の関連遺伝子に加え、内部鉄転移に関与する OsYSL2 と OsNAS3 の発現が促進されていた。
このことから、OsbZIP83、OsGRX6、OsGRX9はOsHRZ経路の下流で鉄の利用を促進していることが示唆された。



（図9. の説明）
OsHRZ1およびOsHRZ2下流のイネ制御経路におけるOsbZIP83、OsGRX9、およびOsGRX6の提案モデル。二方向青矢印はタンパク質間相互作用、青矢印はタンパク質レベルの制御、Ubはユビキチン化、Degは26Sプロテアソーム依存性分解、赤矢印は転写制御、＋FeはFe充足、-FeはFe欠乏。破線は推定経路を示す。OsbZIP83の分解は、鉄欠乏下で誘導される OsHRZ1を介したユビキチン化とその後のOsbHLH058、059、060による分解がZhangら（2017, 2020）により提案されている。しかし，Kobayashiら(2019b)では対応するユビキチン化アッセイの結果が陰性であった．このHRZ-bHLH経路はIMA/FEPペプチドによって阻害される可能性がある（Liら、2021）