| Project/Area Number |
23KJ1608
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
間瀬 輝 岡山大学, 環境生命自然科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2023-04-25 – 2024-03-31
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| Project Status |
Discontinued (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2025: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2024: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2023: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 細胞極性 / NIMA関連キナーゼ / ゼニゴケ / 微小管 / 相互作用因子の解析 |
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| Outline of Research at the Start |
先端成長は，菌類や植物など様々な生物で見られる成長様式で，細胞の１ヶ所に成長点ができて伸び出すことで，細長い細胞が形成される。植物では，精細胞を運ぶ花粉管や，水分・養分を吸収する根毛・仮根で見られる。しかし，これらの先端成長する細胞において，どのように成長する方向が決定され，維持されるのかわかっていない。本研究では，ゼニゴケの仮根細胞の成長方向がどのように制御されているのかを明らかにする。特に，仮根の成長方向を制御するNIMA関連キナーゼ(NEK)の機能を追求し，細胞骨格の微小管による成長方向の制御機構を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞極性は細胞の運動，分裂，成長に不可欠であり，全ての生物に必須の役割を持つ。しかし細胞極性の獲得機構はよくわかっていない。これを明らかにするため，本研究ではNIMA関連キナーゼ（NEK）に着目した。NEKは真核生物に共通したタンパクキナーゼで，菌類・動物では主に細胞分裂を，植物では細胞伸長を制御する。原始的な陸上植物のゼニゴケはNEK遺伝子を１つだけ持ち，機能解析が比較的容易である。ゼニゴケNEKは仮根先端の微小管束に局在し, そのターンオーバーを促進して, 仮根細胞の成長方向を制御すると考えられる。しかし，どのように機能するのかはわかっていない。そこで，NEKの役割と作用機構を理解するため，相互作用タンパクの解析を行った。
NEKと相互作用するタンパクを近位依存性ビオチン標識し，LC-MS/MS解析により特定した。その結果，約400のタンパクがMpNEK1と相互作用することを明らかにした。そのうち，約15種類のタンパクはNEK-Citrineと共免疫沈降し，比較的強固にNEKと相互作用することが示唆された。このうち，機能未知のタンパクをコードする新規遺伝子についてゲノム編集により変異株を作出した。表現型を観察すると，伸長方向が異常な仮根が見られた。また，新規タンパクにCitrineを融合させたタンパクの発現系統の観察を行うと，NEKと同様に仮根先端の顆粒状構造に局在した。以上より，このタンパクは仮根伸長を制御する新規因子であり，今回の解析の結果が極めて有用であることが裏付けられた。NEKは様々なタンパクと相互作用し，仮根の伸長方向を決定するマスターレギュレーターであると考えられる。植物には菌類や動物の極性化因子のホモログが存在しないが、NEKを軸とするタンパク複合体が進化し，極性化を担うことで，土壌への固着や水分・養分の吸収を行う仮根形成に寄与したと考えられる。
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