【発表のポイント】
- 植物のK+チャネル（注1）AKT5の輸送活性の検出に初めて成功しました。
- AKT5は植物の葉柄（注2）を伸長させる機能をもつことが分かりました。
- 農作物を高密度で効率的に栽培する技術への手がかりになります。
【概要】
植物の三大栄養素の 1 つであるカリウム（K）は、K⁺チャネルを介して植物体内に吸収・循環されます。モデル植物シロイヌナズナには9種類のK⁺チャネルが存在しますが、そのうちの1つAKT5はその遺伝子の存在がわかってからの30年間、輸送活性と生理的機能は不明のままとなっていました。
東北大学大学院工学研究科 魚住信之教授、村岡勇樹助教らのグループは同大学大学院生命科学研究科の田中良和教授、横山武司助教（現北海道大学准教授）、井島寛基大学院生、田中深雪技術補佐員、生理学研究所、東京科学大学、東京農工大学などとの国際共同研究により、AKT5 が特定の酵素による活性化を受けて K⁺輸送活性を発揮することを発見しました（図1）。また、クライオ電子顕微鏡（注3）により AKT5 の分子構造を決定し、活性化のメカニズムを明らかにしました（図2）。さらに、AKT5は植物の葉柄に集中して存在していました。AKT5を欠損させた植物は、葉柄が短くなり、密植条件で成長が低下しまし（図3）。AKT5 は高密度環境の植物の生存競争力を高める鍵分子と考えられます。今後、AKT5 の活性制御メカニズムのさらなる解明により、農作物の生産性を維持しつつ高密度栽培を可能にする技術開発への貢献が期待されます。
本成果は、2026年9月3日午前3時（日本時間）に科学誌Science Advancesに掲載されました。
東北大学大学院工学研究科 魚住信之教授、村岡勇樹助教らのグループは同大学大学院生命科学研究科の田中良和教授、横山武司助教（現北海道大学准教授）、井島寛基大学院生、田中深雪技術補佐員、生理学研究所、東京科学大学、東京農工大学などとの国際共同研究により、AKT5 が特定の酵素による活性化を受けて K⁺輸送活性を発揮することを発見しました（図1）。また、クライオ電子顕微鏡（注3）により AKT5 の分子構造を決定し、活性化のメカニズムを明らかにしました（図2）。さらに、AKT5は植物の葉柄に集中して存在していました。AKT5を欠損させた植物は、葉柄が短くなり、密植条件で成長が低下しまし（図3）。AKT5 は高密度環境の植物の生存競争力を高める鍵分子と考えられます。今後、AKT5 の活性制御メカニズムのさらなる解明により、農作物の生産性を維持しつつ高密度栽培を可能にする技術開発への貢献が期待されます。
本成果は、2026年9月3日午前3時（日本時間）に科学誌Science Advancesに掲載されました。
図1. リン酸化酵素によって生じるAKT5のK+電流K+は電気を帯びているため、細胞内に輸送されると電流として観測される。
【用語説明】
注1. K+チャネル：カリウムイオン（K+）の生体膜の通過を担うタンパク質。K+の細胞吸収・排出を行う。
注2. 葉柄：葉と茎をつなぐ細長い柄の部分。ほうれん草や小松菜などの野菜では、葉を支えている根元の細長い部分（茎のように見える部分）がこれにあたる。葉柄が伸びることで、葉が高い位置に持ち上げられ、より多くの日光を受けることができる。
注3. クライオ電子顕微鏡：タンパク質などの微小な分子の立体構造を原子レベルで観察できる最先端の装置。試料を超低温（約マイナス 180℃）で急速に凍結し、電子線を当てることで分子の「かたち」を直接観察することができる。2017 年にノーベル化学賞の対象となった技術であり、近年は新薬開発などにも活用されている。
注1. K+チャネル：カリウムイオン（K+）の生体膜の通過を担うタンパク質。K+の細胞吸収・排出を行う。
注2. 葉柄：葉と茎をつなぐ細長い柄の部分。ほうれん草や小松菜などの野菜では、葉を支えている根元の細長い部分（茎のように見える部分）がこれにあたる。葉柄が伸びることで、葉が高い位置に持ち上げられ、より多くの日光を受けることができる。
注3. クライオ電子顕微鏡：タンパク質などの微小な分子の立体構造を原子レベルで観察できる最先端の装置。試料を超低温（約マイナス 180℃）で急速に凍結し、電子線を当てることで分子の「かたち」を直接観察することができる。2017 年にノーベル化学賞の対象となった技術であり、近年は新薬開発などにも活用されている。
【論文情報】
タイトル：AKT5 is a bona fide potassium channel and controls petiole growth in Arabidopsis
著者：Yuki Muraoka, Shunsuke Kobayashi, Lisa Oskam, Michihiro Tateyama, Ayumu Masago, Yoshikazu Tanaka, Takeshi Yokoyama, Tadaomi Furuta, Hinano Takase, Ellen Tanudjaja, Shota Terashima, Haruto Shimizukawa, Taro Yamanashi, Shunya Saito, Hiroki Ijima, Miyuki Tanaka, Atsushi Miyamoto, Megumi Kato, Kanane Sato, Masaru Tsujii, Taishi Umezawa, Francisco J. Quintero, Francisco Rubio, Jörg Kudla, Masaaki Ito, Yoshihiro Kubo, Yasuhiro Ishimaru, Ronald Pierik, and Nobuyuki Uozumi*
*責任著者：東北大学 大学院工学研究科 バイオ工学専攻 魚住信之
掲載誌：Science Advances（オープンアクセス）
DOI：10.1126/sciadv.aeh7630
URL：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeh7630
タイトル：AKT5 is a bona fide potassium channel and controls petiole growth in Arabidopsis
著者：Yuki Muraoka, Shunsuke Kobayashi, Lisa Oskam, Michihiro Tateyama, Ayumu Masago, Yoshikazu Tanaka, Takeshi Yokoyama, Tadaomi Furuta, Hinano Takase, Ellen Tanudjaja, Shota Terashima, Haruto Shimizukawa, Taro Yamanashi, Shunya Saito, Hiroki Ijima, Miyuki Tanaka, Atsushi Miyamoto, Megumi Kato, Kanane Sato, Masaru Tsujii, Taishi Umezawa, Francisco J. Quintero, Francisco Rubio, Jörg Kudla, Masaaki Ito, Yoshihiro Kubo, Yasuhiro Ishimaru, Ronald Pierik, and Nobuyuki Uozumi*
*責任著者：東北大学 大学院工学研究科 バイオ工学専攻 魚住信之
掲載誌：Science Advances（オープンアクセス）
DOI：10.1126/sciadv.aeh7630
URL：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeh7630
関連リンク
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（研究に関すること）
東北大学 大学院工学研究科 バイオ工学専攻
教授 魚住信之
TEL: 022-795-7280
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Email: uozumi(at)tohoku.ac.jp
東北大学 大学院工学研究科 情報広報室
担当 沼澤みどり
TEL: 022-795-5898
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Email: eng-pr(at)grp.tohoku.ac.jp
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