植物科学：植物のPIN-FORMEDオーキシン輸送体の構造と作用機構

オーキシンは植物で中心的な役割を担うホルモンで、生長と発育のほぼ全ての局面を制御している。PIN-FORMED（PIN）ファミリー（オーキシン排出担体ファミリーとも呼ばれる）のタンパク質は、この過程で働く重要なタンパク質で、細胞質ゾルから細胞外空間へのオーキシン排出を制御している。構造データと生化学データがないため、PINを介するオーキシン輸送の分子機構は明らかになっていない。本論文では、シロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana）のPIN8の生物物理学的解析結果を3種類の構造と共に報告する。3種類のうち2つは外側を向いたコンホメーションで、オーキシンを結合している場合と結合していない場合であり、もう1つは内側を向いたコンホメーションで、これは除草剤のナフチルフタラミン酸と結合している。こうした構造はホモ二量体を形成しており、各単量体は輸送ドメインと足場ドメインに分かれていて、オーキシン結合部位をはっきり識別できる。この結合部位の隣にあるプロリン–プロリンの交差箇所が、輸送に関連した構造変化の回転中心となるが、この構造変化はプロトン勾配やイオン勾配とは無関係で、おそらくオーキシンの持つ負電荷が原動力であるらしいことが分かった。これらの構造と生化学データは、胆汁酸/ナトリウム共輸送体や炭酸水素/ナトリウム共輸送体、ナトリウム/プロトン交換輸送体に似たエレベーター型の輸送機構を示している。これらの結果は、PINによるオーキシンの認識と輸送の包括的分子モデルをもたらし、輸送についてよく知られた概念的枠組みと結び付いて、こうした枠組みを拡大し、植物の生理、生長、発育の基本的特徴であるオーキシンの極性輸送の中心的機構を説明している。

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