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植物：二酸化炭素（CO₂）調節因子SLAC1とそのホモログタンパク質は植物細胞における陰イオンホメオスタシスに不可欠である

2008年3月27日 Nature 452, 7186 doi: 10.1038/nature06720

大気中のCO₂濃度は増加の一途をたどっており、農業生産性、植物生態系、および植物のガス交換に多様かつ甚大な影響を及ぼすと予測されている。表皮にある気孔は、大気と植物との間でCO₂および水の交換を行うゲートとなっており、これは植物の生存に不可欠な過程である。大気中のCO₂濃度が上昇すると気孔は閉鎖し、浸透圧調節にかかわる陰イオン（塩素イオンやリンゴ酸など）の孔辺細胞からの排出を行うと考えられている陰イオンチャネルの活性が増大することがわかっている。しかし、植物細胞の細胞膜にある陰イオン排出チャネルをコードする遺伝子はこれまで発見されていなかった。今回、我々は植物におけるガス交換の調節でCO₂感受性にかかわるシロイヌナズナ（Arabidopsis）遺伝子SLAC1（SLOW ANION CHANNEL-ASSOCIATED 1；At1g12480）の単離について報告する。SLAC1タンパク質は、細菌や真菌で見つかっているC4ジカルボン酸トランスポータに部分的ではあるが似た一次構造をもっており、孔辺細胞の細胞膜に局在している。シロイヌナズナでは、このタンパク質は、構造的に関連がありいずれも細胞膜に局在するが組織での発現パターンが異なる4つのタンパク質からなるファミリーに属している。SLAC1の機能喪失変異では、孔辺細胞プロトプラスト中に浸透圧調節にかかわる陰イオンの過剰な蓄積がみられた。SLAC1あるいはそのファミリーに属するタンパク質の遺伝子を孔辺細胞特異的に発現させると、CO₂感受性を含めて、気孔開閉応答が正常に戻るとともに、陰イオンの過剰蓄積も解消した。これらの結果は、SLAC1ファミリーのタンパク質が細胞レベルでの有機/無機陰イオンのホメオスタシス維持に必要とされる、進化的に保存された機能をもっていることを示唆している。

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