MAPキナーゼとM期キネシンによる細胞板構築の分子機構

• Project Area: Plant cell wall as information-processing system
• Project/Area Number: 15H01223
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: 笹部 美知子 弘前大学, 農学生命科学部, 准教授 (00454380)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2016: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2015: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
• Keywords: 細胞質分裂 / 細胞板 / 細胞壁 / 微小管 / フラグモプラスト / キネシン / MAPキナーゼ / メンブラントラフィック / 膜交通

Outline of Annual Research Achievements

細胞板形成は、フラグモプラストと呼ばれる分裂装置の中で細胞壁と細胞膜とが同期して作られる複合的なイベントである。我々は、細胞板の形成にNACK1キネシンを活性化因子とする植物固有のMAPKカスケードが必須であることを明らかにしている。さらに、MAPKカスケードの活性化因子であるNACK1は、モータータンパク質として細胞板成分の輸送にも関与している可能性を示唆するデータが得られている。本研究では、細胞板形成の分子機構を明らかにするために、1) 本MAPKの新規下流因子の同定及び機能解析、2) NACK1キネシンが細胞板に輸送している因子の同定を行った。
1) 細胞板形成を制御するMAPKカスケードの下流因子の同定と機能解析
シロイヌナズナ培養細胞から精製した微小管結合タンパク質を基質として、MPK4によりリン酸化されたタンパク質の質量分析を行い、55個の基質タンパク質の候補の同定に成功した。これらの候補因子について、同調培養したMM2d細胞より合成したcDNAを用いて発現パターンを解析したところ、複数の遺伝子が分裂期に特異的に発現上昇すること、細胞分裂時に細胞板、もしくは細胞質分裂装置に局在することが明らかとなった。このような特徴を示す6因子を、MPK4の新規下流因子の重要候補として機能解析を進めている。これら分子機能の解明により複合的な細胞板形成の分子機構が明らかになることが期待される。
2) NACK1の輸送キネシンとしての機能
昨年度までに、NACK1が特定のSNAREタンパク質にマークされる小胞の輸送に関与していることが示唆される結果が得られていた。このSNARE因子のシロイヌナズナの変異体解析を行ったところ、ファミリーを形成する本因子の多重変異体で、特定の細胞において細胞質分裂の異常が観察された。これらの結果から、本因子にマークされる小胞は、NACK1依存的に細胞板形成部位に輸送されること、この小胞は細胞板形成に寄与していることが示唆された。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Arabidopsis MAP65-4 Plays A Role in Phragmoplast Microtubule Organization and Marks the Cortical Cell Division Site. (2017)
  • Author(s): Li, H., Sun, B., Sasabe, M., Deng, X., Machida, Y., Lin, H., Lee, Y., Liu, B.
  • Journal Title: New Phytologist Volume: - Issue: 1 Pages: 187-201
  • DOI: 10.1111/nph.14532
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Identification of Phosphoinositide-Binding Protein PATELLIN2 as a Substrate of Arabidopsis MPK4 MAP Kinase during Septum Formation in Cytokinesis. (2016)
  • Author(s): Suzuki ,T., Matsushima, C., Nishimura, S., Higashiyama, T., Sasabe, M., Machida, Y
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology Volume: 57 Issue: 8 Pages: 1744-1755
  • DOI: 10.1093/pcp/pcw098
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 植物における細胞質分裂の制御機構. (2016)
  • Author(s): 笹部美知子，町田泰則
  • Journal Title: 生化学 Volume: 88 Pages: 465-475
  • NAID: 40020948077
• [Journal Article] Unique mechanisms of plant cell division regulated by multi-protein complexes (2016)
  • Author(s): 伊藤正樹, 笹部美知子, 町田泰則
  • Journal Title: Leading Author's Volume: 5 Pages: e005
  • DOI: 10.7875/leading.author.5.e005
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] M期特異的に発現する新奇レセプター様キナーゼの機能解析 (2016)
  • Author(s): 増子雄貴, 笹部美知子
  • Organizer: 東北植物学会第6回大会
  • Place of Presentation: 東北大学青葉山北キャンパス
  • Year and Date: 2016-12-10
• [Presentation] 細胞板形成におけるNACK1キネシンの役割 (2016)
  • Author(s): 鈴木伶奈, 森岡祉門, 西田結花, 桧垣匠, 植村知博, 安原裕紀, 馳澤盛一郎, 上田貴志, 町田泰則, 笹部美知子
  • Organizer: 東北植物学会第6回大会
  • Place of Presentation: 東北大学青葉山北キャンパス
  • Year and Date: 2016-12-10
• [Presentation] 植物の細胞分裂を制御するキネシンと相互作用するプロテインホスファターゼの解析 (2016)
  • Author(s): 笹部美知子, 大和田理恵, 中野理恵, 中田美果子, 町田泰則
  • Organizer: 日本植物学会第80回大会
  • Place of Presentation: 沖縄コンベンションセンター
  • Year and Date: 2016-09-16
• [Presentation] 植物における新奇M期キナーゼの探索 (2016)
  • Author(s): 増子雄貴, 笹部美知子
  • Organizer: 日本植物学会第80回大会
  • Place of Presentation: 沖縄コンベンションセンター
  • Year and Date: 2016-09-16
• [Presentation] The analysis of Arabidopsis PP2C-like protein phosphatases that interact with NACK1 kinesin (2016)
  • Author(s): Rie Owada, Mikako Nakata, Rie Nakano, Yasunori Machida, Michiko Sasabe
  • Organizer: 第57回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学上田キャンパス
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] Subcellular Localization and Activity of βC1, the Pathogenicity Factor of Tomato Yellow Leaf Curl Disease (2016)
  • Author(s): Takanori Suzuki, Michiko Sasabe, Chiyoko Machida, Yasunori Machida
  • Organizer: 第57回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学上田キャンパス
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] 植物の細胞分裂を制御するキネシンと相互作用する新規プロテインホスファターゼのシロイヌナズナホモログの解析(3) (2015)
  • Author(s): 大和田理恵, 中田美果子, 中野理恵, 町田泰則, 笹部美知子
  • Organizer: 東北植物学会第5回大会
  • Place of Presentation: 福島大学
  • Year and Date: 2015-12-19
• [Presentation] M期キネシンNACK1の細胞板形成における機能解明 (2015)
  • Author(s): 森岡祉門, 西田結花, 桧垣巧, 安原裕紀, 植村知博, 馳澤盛一郎, 上田貴志, 町田泰則, 笹部美知子
  • Organizer: 東北植物学会第5回大会
  • Place of Presentation: 福島大学
  • Year and Date: 2015-12-19
• [Presentation] 植物における新奇M期キナーゼの探索 (2015)
  • Author(s): 増子雄貴, 笹部美知子
  • Organizer: 東北植物学会第5回大会
  • Place of Presentation: 福島大学
  • Year and Date: 2015-12-19
• [Presentation] トマトにおけるキネシン様タンパク質SlNACK1の単離と機能解析 (2015)
  • Author(s): 相田治寿, 笹部美知子
  • Organizer: 東北植物学会第5回大会
  • Place of Presentation: 福島大学
  • Year and Date: 2015-12-19
• [Presentation] 植物細胞における分裂軸決定機構の解析 (2015)
  • Author(s): 樋口奈々美, 伊藤千尋, 笹部美知子
  • Organizer: 東北植物学会第5回大会
  • Place of Presentation: 福島大学
  • Year and Date: 2015-12-19
• [Presentation] 植物の細胞板形成を支えるM期キネシンNACK1とMAPKカスケード (2015)
  • Author(s): 笹部美知子、桧垣匠、栗原大輔、東山哲也、馳澤盛一郎、町田泰則
  • Organizer: 第24回 日本バイオイメージング学会
  • Place of Presentation: 東京理科大学葛飾キャンパス
  • Year and Date: 2015-09-27
• [Presentation] M期特異的キネシンNACK1のC末端領域は 細胞板形成部位への局在に必要である (2015)
  • Author(s): 笹部 美知子, 桧垣 巧, 西田 結花, 石橋 奈々子, 栗原 大輔, 東山 哲也, 西浜 竜一, 伊藤 正樹, 馳澤 盛一郎, 町田 泰則
  • Organizer: 日本植物学会第79回大会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ：新潟コンベンションセンター
  • Year and Date: 2015-09-06