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植物科学：TMKを介した細胞表面のオーキシンシグナル伝達が細胞壁の酸性化を促進する
Nature 599, 7884 doi: 10.1038/s41586-021-03976-4
植物ホルモンのオーキシンは植物で多くの過程を制御しているが、少なくともその一部は、細胞の体積増大を調節することによって行われる。オーキシン刺激による細胞の体積増大を説明するために、50年前から酸成長説が提唱されているが、オーキシンが細胞壁の酸性化を引き起こす仕組みは、ほとんど解明されていない。オーキシンは、アポプラストへプロトンを送り出す細胞膜H+-ATPアーゼのリン酸化と活性化を誘導するが、オーキシンがこのリン酸化を引き起こす仕組みは不明である。今回我々は、シロイヌナズナ（Arabidopsis）において、オーキシンシグナル伝達タンパク質である膜貫通キナーゼ（TMK）が細胞膜H+-ATPアーゼに結合してそのリン酸化を引き起こし、それによって細胞壁の酸性化と胚軸の細胞伸長が促進されることを明らかにする。オーキシンはTMKと細胞膜H+-ATPアーゼの相互作用を数秒以内に誘導したのに加えて、H+-ATPアーゼの最後から2番目のトレオニン残基のTMK依存的なリン酸化を引き起こした。これらの遺伝学的、生化学的、分子生物学的な証拠から、TMKが細胞膜H+-ATPアーゼを直接リン酸化すること、TMKはオーキシンが誘発するH+-ATPアーゼの活性化とアポプラストの酸性化、細胞の体積増大に必要なことが実証された。従ってこれらの知見は、オーキシンと細胞膜H+-ATPアーゼ活性化の間には重要な結び付きがあり、これがTMKによる細胞表面のオーキシンシグナル伝達を介して、アポプラストのpH変化と細胞の体積増大を調節することを明らかにしている。
