膜局在ユビキチンプロテアソーム系による植物の細胞間協調的な器官形成

• Project/Area Number: 13J05776
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 植物分子生物・生理学
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 水谷 未耶 京都大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 細胞壁 / E3ユビキチンリガーゼ / 細胞間隙形成 / タンパク質質量分析 / 植物細胞壁 / 器官発生 / 細胞間隙 / 器官形成 / 発生 / 細胞膜 / ユビキチンプロテアソーム

Outline of Annual Research Achievements

植物の細胞間隙は呼吸や光合成におけるガス交換に重要な組織構造であるが、その発生分子機構はほとんど分かっていない。ゼニゴケは、葉状体の背面に細胞間隙を持つ器官である気室を形成する。ゼニゴケは、葉状体の背面に細胞間隙を持つ器官である気室を形成する。我々は、植物における細胞間隙形成のモデル系として、ゼニゴケの気室形成過程を解析している。これまでに気室が形成されないゼニゴケ変異体nopperabo1 (nop1) を単離し、nop1では気室発生初期段階における細胞間隙形成が起こらないことを明らかにしている。本課題でNOP1によるタンパク質分解の標的となる因子や関連因子の単離同定を目指した。前年度までにNOP1にエピトープタグ (Citrine) を付加し，免疫沈降およびMS解析を行った。精製したNOP1-標的タンパク質複合体についてLC-MS/MS解析を行った。その結果いくつかの標的候補因子が単離されたほか、細胞壁再構築に関わる因子が高頻度で検出された。今年度はゼニゴケの遺伝子リストに細胞内局在やシロイヌナズナのアノテーション、GOターム参考にしたデータベースを作成し、候補因子を30にまで絞り込んだ。候補因子について、当研究室で確立されたゼニゴケのCRISPR/Cas9ゲノム編集システムを用いて野生型背景及びnop1背景のそれぞれで機能欠損株を取得し、気室の表現型に異常があるかどうか観察した。機能欠損株の作出は現在も進行中であるが、得られたいくつかの候補因子については気室形成に異常を示すものがあった。この因子は気室形成においてNOP1と協調して働く可能性が示唆された。
これまでの研究からNOP1は細胞壁を再構築し、細胞間接着の剥離を制御していると考えられる。今後、標的候補因子や細胞壁再構築因子の詳細な解析を行うことで、細胞間隙形成の分子機構が明らかになると考えられる。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Essential role of the E3 ubiquitin ligase NOPPERABO1 for schizogerlous intercellular space formation in the liverwort Merchntia polrmorpha. (2013)
  • Author(s): Kimitsune Ishizakia, Miya Mizutania(第一共著者), Masaki Shimamura, Akihide Masuda, Ryuichi Nishihamaa and Takayuki Kohchi
  • Journal Title: Plant Cell Volume: 25 Issue: 10 Pages: 4075-4084
  • DOI: 10.1105/tpc.113.117051
  • Peer Reviewed
• [Presentation] creen for regulatory proteins of schizogenous intercellular space formation in Marchantia polymorpha by using mass spectrometry and the CRISPR/Cas9 genome editing technology. (2016)
  • Author(s): Miya Mizutani, Kimitsune Ishizaki, Yoichiro Fukao, Masayuki Fujiwara, Akihide Masuda, Ryuichi Nishihama, Takayuki Kohchi
  • Organizer: 第57回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] タンパク質質量分析とCRISPER/Cas9ゲノム編集システムを用いた離生細胞間隙形成制御因子の探索 (2015)
  • Author(s): 水谷未耶，石崎公庸，増田晃秀，西浜竜一，河内孝之
  • Organizer: 2015生命科学研究科リトリート
  • Place of Presentation: 同志社大学リトリートセンター
  • Year and Date: 2015-10-29
• [Presentation] ゼニゴケ気室形成制御因子の探索～ CRISPR/Cas9 ゲノム編集システムとタンパク質質量分析とによる (2015)
  • Author(s): 水谷未耶，石崎公庸，増田晃秀，西浜竜一，河内孝之
  • Organizer: 新学術領域研究「植物細胞壁機能」第四回若手ワークショップ
  • Place of Presentation: 四条畷アイアイランド
  • Year and Date: 2015-09-13
• [Presentation] Essential role of NOPPERABO1, a PUB-ARM type E3 ligase, in the development of air chamber in Marchantia polymorpha. (2014)
  • Author(s): Miya Mizutani, Kimitsune Ishizaki, Akihide Masuda, Masaki Shimamura, Ryuichi Nishihama, Takayuki Kohchi
  • Organizer: Marchantia Workshop 2014
  • Place of Presentation: Kobe University
  • Year and Date: 2014-12-08 – 2014-12-10
• [Presentation] 気室発生におけるゼニゴケPUB型E3リガーゼNOPPERABO1の機能解析 (2014)
  • Author(s): 水谷未耶，石崎公庸，増田晃秀，嶋村正樹，西浜竜一，河内孝之
  • Organizer: 2014生命科学研究科リトリート
  • Place of Presentation: 同志社大学リトリートセンター
  • Year and Date: 2014-10-30 – 2014-10-31
• [Presentation] ゼニゴケ気室の発生初期段階ではNOPPERABO1のE3ユビキチンリガーゼ活性が必須である (2014)
  • Author(s): 水谷未耶, 石崎公庸, 増田晃秀, 嶋村正樹, 西浜竜一, 河内孝之
  • Organizer: 第55回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2014-03-20
• [Presentation] The E3 ubiquitin ligase activity of NOPPERABO1 is essential for schizogenous intercellular space formation in the liverwort Marchantia polymorpha. (2014)
  • Author(s): Miya Mizutani, Kimitsune Ishizaki, Akihide Masuda, Masaki Shimamura, Ryuichi Nishihama, Takayuki Kohchi
  • Organizer: The 12th International Studullt Seminar
  • Place of Presentation: Kyoto University
  • Year and Date: 2014-02-17
• [Presentation] ゼニゴケPUB型E3ユビキチンリガーゼNOPPERABO1は気室発生における離生細胞剣劇形成を正に制御する (2013)
  • Author(s): 水谷未耶, 石崎公庸, 増田晃秀, 嶋村正樹, 西浜竜一, 河内孝之
  • Organizer: 新学術領域研究「植物細胞壁機能」第二回若手ワークシヨツプ
  • Place of Presentation: 筑波山グランドホテル
  • Year and Date: 2013-11-14
• [Presentation] ゼニゴケNOPPERABO1はE3ユビキチンリガーゼとして気室の細胞間隙形成を正に制御する (2013)
  • Author(s): 水谷未耶, 石崎公庸, 増田晃秀, 嶋村正樹, 西浜竜一, 河内孝之
  • Organizer: 日本植物学会第76回大会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2013-09-14
• [Remarks]
  • URL: http://www.lif.kyoto-u.ac.jp/j/modules/research/content0039.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.lif.kyoto-u.ac.jp/labs/plantmb/publications/