2024/09/18 更新

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オオクボ ユウリ
大久保 祐里
OHKUBO Yuri
所属
大学院理学研究科 理学専攻 生命理学 助教
大学院担当
大学院理学研究科
学部担当
理学部 生命理学科
職名
助教

研究分野 1

  1. ライフサイエンス / 植物分子、生理科学

経歴 3

  1. 名古屋大学   大学院理学研究科 理学専攻   助教

    2023年9月 - 現在

  2. 日本学術振興会特別研究員(PD)

    2022年4月 - 2023年8月

  3. 日本学術振興会特別研究員(DC1)

    2020年4月 - 2022年3月

学歴 2

  1. 名古屋大学   大学院理学研究科   生命理学専攻 博士後期課程

    2020年4月 - 2022年3月

  2. 名古屋大学   大学院理学研究科   生命理学専攻

    - 2017年3月

所属学協会 2

  1. 日本植物生理学会

  2. 日本植物学会

受賞 2

  1. 第12回 日本学術振興会育志賞

    2022年1月  

  2. 第16回 ロレアル-ユネスコ女性科学者日本奨励賞

    2021年11月  

 

論文 5

  1. Integration of shoot-derived polypeptide signals by root TGA transcription factors is essential for survival under fluctuating nitrogen environments 査読有り

    Kobayashi, R; Ohkubo, Y; Izumi, M; Ota, R; Yamada, K; Hayashi, Y; Yamashita, Y; Noda, S; Ogawa-Ohnishi, M; Matsubayashi, Y

    NATURE COMMUNICATIONS   15 巻 ( 1 ) 頁: 6903   2024年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Nature Communications  

    Unlike plants in the field, which experience significant temporal fluctuations in environmental conditions, plants in the laboratory are typically grown in controlled, stable environments. Therefore, signaling pathways evolved for survival in fluctuating environments often remain functionally latent in laboratory settings. Here, we show that TGA1 and TGA4 act as hub transcription factors through which the expression of genes involved in high-affinity nitrate uptake are regulated in response to shoot-derived phloem mobile polypeptides, CEP DOWNSTREAM 1 (CEPD1), CEPD2 and CEPD-like 2 (CEPDL2) as nitrogen (N) deficiency signals, and Glutaredoxin S1 (GrxS1) to GrxS8 as N sufficiency signals. CEPD1/2/CEPDL2 and GrxS1-S8 competitively bind to TGA1/4 in roots, with the former acting as transcription coactivators that enhance the uptake of nitrate, while the latter function as corepressor complexes together with TOPLESS (TPL), TPL-related 1 (TPR1) and TPR4 to limit nitrate uptake. Arabidopsis plants deficient in TGA1/4 maintain basal nitrate uptake and exhibit growth similar to wild-type plants in a stable N environment, but are impaired in regulation of nitrate acquisition in response to shoot N demand, leading to defective growth under fluctuating N environments where rhizosphere nitrate ions switch periodically between deficient and sufficient states. TGA1/4 are crucial transcription factors that enable plants to survive under fluctuating and challenging N environmental conditions.

    DOI: 10.1038/s41467-024-51091-5

    Web of Science

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  2. A type 2C protein phosphatase activates high-affinity nitrate uptake by dephosphorylating NRT2.1 査読有り

    Ohkubo, Y; Kuwata, K; Matsubayashi, Y

    NATURE PLANTS   7 巻 ( 3 ) 頁: 310 - +   2021年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Nature Plants  

    The nitrate transporter NRT2.1, which plays a central role in high-affinity nitrate uptake in roots, is activated at the post-translational level in response to nitrogen (N) starvation1,2. However, the critical enzymes required for the post-translational activation of NRT2.1 remain to be identified. Here, we show that a type 2C protein phosphatase, designated CEPD-induced phosphatase (CEPH), activates high-affinity nitrate uptake by directly dephosphorylating Ser501 of NRT2.1, a residue that functions as a negative phospho-switch in Arabidopsis2. CEPH is predominantly expressed in epidermal and cortex cells in roots and is upregulated by N starvation via a CEPDL2/CEPD1/2-mediated long-distance signalling from shoots3,4. The loss of CEPH leads to marked decreases in high-affinity nitrate uptake, tissue nitrate content and plant biomass. Collectively, our results identify CEPH as a crucial enzyme in the N-starvation-dependent activation of NRT2.1 and provide molecular and mechanistic insights into how plants regulate high-affinity nitrate uptake at the post-translational level in response to the N environment.

    DOI: 10.1038/s41477-021-00870-9

    Web of Science

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  3. Shoot-to-root mobile polypeptides involved in systemic regulation of nitrogen acquisition 査読有り

    Ohkubo, Y; Tanaka, M; Tabata, R; Ogawa-Ohnishi, M; Matsubayashi, Y

    NATURE PLANTS   3 巻 ( 4 ) 頁: 17029   2017年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Nature Plants  

    Plants uptake nitrogen (N) from the soil mainly in the form of nitrate. However, nitrate is often distributed heterogeneously in natural soil. Plants, therefore, have a systemic long-distance signalling mechanism by which N starvation on one side of the root leads to a compensatory N uptake on the other N-rich side 1,2. This systemic N acquisition response is triggered by a root-to-shoot mobile peptide hormone, C-TERMINALLY ENCODED PEPTIDE (CEP), originating from the N-starved roots 3,4, but the molecular nature of the descending shoot-to-root signal remains elusive. Here, we show that phloem-specific polypeptides that are induced in leaves upon perception of root-derived CEP act as descending long-distance mobile signals translocated to each root. These shoot-derived polypeptides, which we named CEP DOWNSTREAM 1 (CEPD1) and CEPD2, upregulate the expression of the nitrate transporter gene NRT2.1 in roots specifically when nitrate is present in the rhizosphere. Arabidopsis plants deficient in this pathway show impaired systemic N acquisition response accompanied with N-deficiency symptoms. These fundamental mechanistic insights should provide a conceptual framework for understanding systemic nutrient acquisition responses in plants.

    DOI: 10.1038/nplants.2017.29

    Web of Science

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    その他リンク: https://www.nature.com/articles/nplants201729

  4. Peptide ligand-mediated trade-off between plant growth and stress response 査読有り

    Ogawa-Ohnishi, M; Yamashita, T; Kakita, M; Nakayama, T; Ohkubo, Y; Hayashi, Y; Yamashita, Y; Nomura, T; Noda, S; Shinohara, H; Matsubayashi, Y

    SCIENCE   378 巻 ( 6616 ) 頁: 175 - 180   2022年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Science  

    Deciding whether to grow or to divert energy to stress responses is a major physiological trade-off for plants surviving in fluctuating environments. We show that three leucine-rich repeat receptor kinases (LRR-RKs) act as direct ligand-perceiving receptors for PLANT PEPTIDE CONTAINING SULFATED TYROSINE (PSY)-family peptides and mediate switching between two opposing pathways. By contrast to known LRR-RKs, which activate signaling upon ligand binding, PSY receptors (PSYRs) activate the expression of various genes encoding stress response transcription factors upon depletion of the ligands. Loss of PSYRs results in defects in plant tolerance to both biotic and abiotic stresses. This ligand-deprivation–dependent activation system potentially enables plants to exert tuned regulation of stress responses in the tissues proximal to metabolically dysfunctional damaged sites where ligand production is impaired.

    DOI: 10.1126/science.abq5735

    Web of Science

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  5. Shoot-to-root mobile CEPD-like 2 integrates shoot nitrogen status to systemically regulate nitrate uptake in Arabidopsis 査読有り

    Ota, R; Ohkubo, Y; Yamashita, Y; Ogawa-Ohnishi, M; Matsubayashi, Y

    NATURE COMMUNICATIONS   11 巻 ( 1 ) 頁: 641   2020年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Nature Communications  

    Plants modulate the efficiency of root nitrogen (N) acquisition in response to shoot N demand. However, molecular components directly involved in this shoot-to-root communication remain to be identified. Here, we show that phloem-mobile CEPD-like 2 (CEPDL2) polypeptide is upregulated in the leaf vasculature in response to decreased shoot N status and, after translocation to the roots, promotes high-affinity uptake and root-to-shoot transport of nitrate. Loss of CEPDL2 leads to a reduction in shoot nitrate content and plant biomass. CEPDL2 contributes to N acquisition cooperatively with CEPD1 and CEPD2 which mediate root N status, and the complete loss of all three proteins severely impairs N homeostasis in plants. Reciprocal grafting analysis provides conclusive evidence that the shoot CEPDL2/CEPD1/2 genotype defines the high-affinity nitrate uptake activity in root. Our results indicate that plants integrate shoot N status and root N status in leaves and systemically regulate the efficiency of root N acquisition.

    DOI: 10.1038/s41467-020-14440-8

    Web of Science

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書籍等出版物 4

  1. 植物の低窒素環境における生存戦略 窒素不足に適応する巧妙な仕組み

    大久保 祐里, 松林 嘉克, 木羽 隆敏( 担当: 共著)

    化学と生物  2022年7月 

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    記述言語:日本語

    DOI: 10.1271/kagakutoseibutsu.60.352

  2. 植物の窒素栄養吸収制御の巧みな仕組み

    大久保 祐里, 松林 嘉克( 担当: 共著)

    生化学  2021年6月 

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  3. 窒素取り込みを制御する長距離移行ペプチド

    大久保 祐里, 松林 嘉克( 担当: 共著)

    アグリバイオ  2021年 

  4. 根の窒素吸収を制御する長距離移行ペプチド群

    田畑 亮, 大久保 祐里, 松林 嘉克( 担当: 共著)

    植物の生長調節  2018年 

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講演・口頭発表等 3

  1. 地上部由来のペプチドシグナルと根のTGA 転写因子による硝酸吸収統御は変動する窒素環境での生存に必須

    日本植物学会第88回大会  2024年9月14日  日本植物学会

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    開催年月日: 2024年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  2. 葉と根を行き交うペプチドシグナルによる変動する窒素環境への適応 招待有り

    大久保祐里,松林嘉克

    第65回日本植物生理学会年会  2024年3月17日  日本植物生理学会

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    開催年月日: 2024年3月

    記述言語:日本語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(指名)  

  3. Shoot-derived polypeptides regulate nitrate uptake in the roots under fluctuating nitrogen environments 国際会議

    Nitrogen2023  2023年11月9日 

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    開催年月日: 2023年11月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

科研費 3

  1. タンパク質脱リン酸化酵素による植物の環境適応機構の解明

    研究課題/研究課題番号:24K18137  2024年4月 - 2027年3月

    科学研究費助成事業  若手研究

    大久保 祐里

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:4680000円 ( 直接経費:3600000円 、 間接経費:1080000円 )

    植物のプロテインホスファターゼ2C (PP2C)は、陸上進出に伴って多様性を獲得した植物最大の脱リン酸化酵素ファミリーである。モデル植物のシロイヌナズナには80個存在しており、ホルモン応答や環境応答に関わることが明らかにされたものも含まれているが、基質同定の難しさから全体の70%は機能が不明のままである。植物の環境適応にとって重要な分子が機能未知のPP2Cのなかにはまだ残されていると考えてられることから、本研究では、定量リン酸化プロテオミクス技術を用いて基質側からPP2Cファミリーの機能解析を行ない、植物の成長や環境応答に関わる新しいシグナル経路の発見を目指す。

  2. タンパク質リン酸化を介した植物の環境適応機構の解明

    研究課題/研究課題番号:22KJ1616  2023年3月 - 2025年3月

    科学研究費助成事業  特別研究員奨励費

    大久保 祐里, 大久保 祐里

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:5200000円 ( 直接経費:4000000円 、 間接経費:1200000円 )

    リン酸化によるタンパク質の翻訳後修飾は、細胞分裂や代謝、膜輸送などあらゆるプロセスに関わっている主要なシグナル伝達経路である。申請者はタンパク質リン酸化を介した植物の環境適応機構の解明を目指しており、本研究では①硝酸イオントランスポーターNRT2.1を不活性化するリン酸化酵素の探索と、②機能未知タンパク質脱リン酸化酵素群の機能解析の2テーマを並行して実施する。
    リン酸化によるタンパク質の翻訳後修飾は、細胞分裂や代謝、膜輸送などあらゆるプロセスに関わっている主要なシグナル伝達経路である。本研究では、タンパク質リン酸化を介した植物の環境適応機構の解明を目指しており、本研究では①硝酸イオントランスポーターNRT2.1を不活性化するリン酸化酵素の探索と、②機能未知タンパク質脱リン酸化酵素群の機能解析の2テーマを並行して実施している。
    テーマ①
    NRT2.1の501番目のSerをリン酸化するタンパク質リン酸化酵素は根の細胞に局在すると考えられるが,細胞膜や細胞質などどの画分に存在するかは分かっていない.そこで今年度は501番目のSer周辺配列をミミックした合成ペプチドと質量分析計を用いたリン酸化酵素活性評価系を確立し,根の膜画分と合成ペプチドをATP含有バッファーと反応させると合成ペプチドがリン酸化されることを見出した.根の全タンパク抽出液では活性を検出できなかったのに対し,膜画分を精製した場合のみ活性を検出したことから,NRT2.1の501番目のSerを標的とするリン酸化酵素は根の膜画分に存在すると考えられる.
    テーマ②
    シロイヌナズナで最大のタンパク質脱リン酸化酵素ファミリーであるPP2Cには80遺伝子が存在しており,環境応答などに関わることが明らかにされたものもある一方で,全体の70%はまだ基質が明らかになっていない.解析対象とした機能未知PP2Cの16遺伝子のうち単独欠損株で地上部や根の矮化を確認した遺伝子A,B,Cについて,今年度は野生株と欠損株を用いた15N代謝標識による定量リン酸化プロテオミクスを実施した.各プロテオミクスにおいて欠損株でリン酸化レベルが増加したタンパク質を検出しており,遺伝子A欠損株では128個,遺伝子B欠損株では72個,遺伝子C欠損株では51個のタンパク質をそれぞれの基質候補として同定した.
    植物の主要な硝酸トランスポーターであるNRT2.1はリン酸化によって活性制御を受けることが明らかになっているが,リン酸化反応を担う酵素はまだ同定されていない.合成ペプチドを用いたリン酸化酵素活性評価系により膜画分に目的の酵素が存在すると推定しており,今後は膜画分からのキナーゼ精製を行う予定である.
    また,機能未知のタンパク質脱リン酸化酵素の解析では,変異株を用いた定量リン酸化プロテオミクスによって基質候補を複数見出した.今回対象とした脱リン酸化酵素はこれまで基質が報告されておらず,本研究で見出した候補の中に直接の基質が含まれている可能性が高い.
    テーマ①
    根の膜画分にNRT2.1をリン酸化する酵素が存在すると考えられるため,今後は合成ペプチドをプローブとしたアフィニティー精製によって膜画分から目的酵素の同定を試みる.
    テーマ②
    脱リン酸化酵素の一過的過剰発現株を用いて定量リン酸化プロテオミクスを実施し,リン酸化レベルが低下するタンパク質を網羅的に探索し,変異株での結果と合わせて基質候補を絞り込む.

  3. ペプチドホルモンCEPを介した全身的な窒素取り込み制御機構の解明

    研究課題/研究課題番号:20J20049  2020年4月 - 2023年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特別研究員奨励費

    大久保 祐里, 大久保 祐里

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    担当区分:その他 

    植物は土壌から窒素栄養として主に硝酸イオンを吸収しているが,自然界において土壌中の硝酸イオンは常に均一で十分に存在するわけではない.そのため植物は、根の一部が窒素欠乏を感知すると,他の根で相補的に多くの窒素栄養を取り込む仕組みを進化させてきた.本研究では,ペプチドホルモンCEPを介した全身的な窒素吸収の制御機構の解明を進め,植物の窒素恒常性維持の詳細な分子メカニズムを明らかにすることを目指している
    前年度までに,硝酸トランスポーターNRT2.1の501番目のセリンを脱リン酸化するホスファターゼCEPHを同定し,CEPHによってNRT2.1の硝酸吸収活性がONになることが明らかとなった.そこで今年度は,501番目のセリンをリン酸化して硝酸吸収活性をOFFにするキナーゼの探索を行った.高窒素条件下では501番目のセリンのリン酸化レベルが上昇することに着目し,高窒素条件で発現量が誘導されるキナーゼをトランスクリプトーム解析によって探索した.その結果,発現誘導率の高いキナーゼ遺伝子TOP10の中に同じファミリーに属する2遺伝子が含まれていた.この2遺伝子について多重欠損株および過剰発現株の作出を進めており,これらの株を用いて硝酸吸収活性やNRT2.1のリン酸化レベルの検証を行う予定である.