豆科植物根部被稱為根瘤的器官中定植固氮菌「根瘤菌」，吸取大氣中的氮生成的氨為豆科植物提供養分，同時還為根瘤菌提供光合作用產物，由此形成伴侶關係。目前已知名為「NIN」的蛋白質在根瘤的形成、微生物侵入根瘤內部、以及將氮轉化為氨的一系列過程中，統控基因的功能。但是，該機制的形成過程至今尚不清楚。
日本筑波大學生命環境系的壽崎拓哉教授等人的研究團隊，利用豆科植物「百脈根」進行實驗後發現，在與DNA序列相結合的NIN區域緊鄰處，存在著一段由15個氨基酸構成的短序列，並將該區域命名為「FR」。研究團隊基於蛋白質與DNA的相互作用解析，以及通過人工智慧（AI）開展的蛋白質結構預測，確定FR起著讓與DNA結合呈現穩定狀態的作用，通過使蛋白質能夠結合多種DNA序列，進而得以同時調控根瘤共生所需要的眾多基因。此外，通過進一步分析還發現，FR區域在根瘤共生現象出現之前，就已存在於部分植物之中。
具有NIN型FR（黃色部分，上圖）的NIN及NIN類似蛋白（NLP），通過FR維持適於DNA結合的二聚體結構，提高了DNA結合的穩定性，從而能夠與多種DNA序列相結合。不具有NIN型FR的NLP，僅能結合特定的DNA序列（下圖）。
上述研究成果揭示了蛋白質的微小結構變化可催生全新生物功能的機制。未來，通過研發降低氮肥依賴的技術，以及人工設計植物與微生物的共生體系，有望為可持續發展的農業貢獻力量。（TEXT：中條將典）
原文：JSTnews 2026年4月號
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Molecular Plant-Microbe Interactions
論文：xploring genetic diversity and signatures of horizontal gene transfer in nodule bacteria associated with Lotus japonicus in natural environments
DOI： 10.1094/MPMI-02-19-0039-R
