植物科学：酸化還元リズムは概日時計による免疫応答のゲーティングを増強する

シロイヌナズナ（Arabidopsis）などの多くの生物には、転写因子が関わる概日時計に加えて、生体の代謝活性によって駆動される概日的な酸化還元リズムが存在することが近年の研究から明らかになっている。酸化還元リズムは概日時計と結び付いていると考えられているが、こうした連携の機構や生物学的重要性については研究が始まったばかりである。今回我々は、シロイヌナズナのマスター免疫調節因子であるNPR1（non-expressor of pathogenesis-related gene 1）が植物の酸化還元状態のセンサーであり、病原菌の攻撃がない場合でも、概日時計のコア遺伝子の転写を調節していることを示す。意外にも、免疫シグナル分子であるサリチル酸によって引き起こされる酸化還元状態の急激な攪乱は概日時計に支障を来すことがなく、概日リズムの増強につながる。数理モデル解析とそれに続けて行われた実験から、NPR1は朝および夕に働く時計遺伝子の両方を調節することで、周期を変えることなく概日時計を増強していることが分かった。こうしたバランスの取れたネットワーク構造は、植物の免疫応答を朝に起こるように制御して、夜間に起こる成長にかかるコストを最小化するのに役立っている。我々の研究は、鋭敏な酸化還元リズムがロバストな概日時計と相互作用して、生体の適応を損ねることなく、環境刺激に対する適切な応答を確保する仕組みを示している。

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