シロイヌナズナのガード細胞におけるスフィンゴ脂質シグナル伝達には、ヘテロトリミアGタンパク質が含まれます

動物では、スフィンゴ脂質代謝産物スフィンゴシン-1-リン酸（S1P）は、細胞内メッセンジャーとS1P受容体のGタンパク質共役受容体の細胞外リガンドの両方として機能し、細胞増殖に至るまでの多様な生物学的プロセスを調節します。最近、植物では、S1Pがガード細胞ターゴールのアブシジン酸（ABA）調節に関与するシグナル伝達分子であることが発見されました。ここでは、S1P産生の原因となる酵素であるスフィンゴシンキナーゼ（SPHK）がABAによってABAによって活性化され、気孔の開口部のABA阻害と気孔閉鎖の促進の両方に関与していることを報告しています。この観察結果と一致して、SPHKの阻害は、気孔細胞のサイズの調節に関与するガードセル内向けK（+）チャネルのABA調節とスローアニオンチャネルを減衰させます。驚くべきことに、S1Pは、野生型植物での気孔開口およびガード細胞イオンチャネル活性を調節しますが、唯一のプロトタイプのヘテロトリメアGタンパク質アルファサブユニット遺伝子GPA1のノックアウトラインではありません（参照5、6、7-8）。我々の結果は、気孔機能のABA調節を媒介するS1Pシグナル伝達経路の下流要素としてヘテロトリメリックGタンパク質を巻き込み、S1PとヘテロミリックGタンパク質の相互作用が進化的に保存されたシグナル伝達メカニズムを表していることを示唆しています。

In animals, the sphingolipid metabolite sphingosine-1-phosphate (S1P) functions as both an intracellular messenger and an extracellular ligand for G-protein-coupled receptors of the S1P receptor family, regulating diverse biological processes ranging from cell proliferation to apoptosis. Recently, it was discovered in plants that S1P is a signalling molecule involved in abscisic acid (ABA) regulation of guard cell turgor. Here we report that the enzyme responsible for S1P production, sphingosine kinase (SphK), is activated by ABA in Arabidopsis thaliana, and is involved in both ABA inhibition of stomatal opening and promotion of stomatal closure. Consistent with this observation, inhibition of SphK attenuates ABA regulation of guard cell inward K(+) channels and slow anion channels, which are involved in the regulation of stomatal pore size. Surprisingly, S1P regulates stomatal apertures and guard cell ion channel activities in wild-type plants, but not in knockout lines of the sole prototypical heterotrimeric G-protein alpha-subunit gene, GPA1 (refs 5, 6, 7-8). Our results implicate heterotrimeric G proteins as downstream elements in the S1P signalling pathway that mediates ABA regulation of stomatal function, and suggest that the interplay between S1P and heterotrimeric G proteins represents an evolutionarily conserved signalling mechanism.