二次細胞壁のパターン形成を支配する空間シグナルの解明

• Project Area: Plant cell wall as information-processing system
• Project/Area Number: 15H01243
• 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: National Institute of Genetics
• Principal Investigator: 小田 祥久 国立遺伝学研究所, 新分野創造センター, 准教授 (30583257)
• 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: 細胞壁 / 微小管 / 植物 / 二次細胞壁

Outline of Annual Research Achievements

平成２８年度には逆遺伝学的な手法により同定した新規の二次細胞壁パターンの制御因子の解析を進めました。それらの因子のうち、細胞膜および微小管と相互作用する新規のタンパク質は、表層微小管が脱重合状態から重合状態に移行するレスキューを促進することにより、表層微小管の重合を正に制御していることがわかりました。この微小管に対する効果に加え、細胞膜と相互作用することにより、相乗的に細胞膜上の活性型ROP GTPaseの局在を制限していることがわかりました。微小管に対する作用機構を明らかにするために、大腸菌を用いてGSTおよびHisタグを融合したリコンビナントタンパク質を精製しました。しかしながら、精製したタンパク質は不安定であったため、in vitroにおいて微小管との相互作用および微小管のダイナミクスに対する作用に関して知見を得ることはできませんでした。逆遺伝学的な手法により同定した新規のテザリングタンパク質であるVETH1およびVETH2に関しても解析を進めました。その結果、VETH１およびVETH2が相互作用するCOG2タンパク質がExocyst複合体のサブユニットとも直接結合することが分かりました。さらにExocyst複合体サブユニットが道管において表層微小管に沿って局在すること、またExocyst複合体サブユニットのシロイヌナズナ変異体では部分的に二次細胞壁パターンの消失が観察されたことから、これらの因子が微小管に沿った二次細胞壁の沈着を誘導していることが示唆されました。

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] Microtubule-dependent targeting of the exocyst complex is necessary for xylem development in Arabidopsis. (2017)
  • Author(s): Vukasinovic N, Oda Y, Pejchar P, Synek L, Pecenkova T, Rawat A, Sekeres J, Potocky M, Zarsky V
  • Journal Title: New Phytologist Volume: 213 Issue: 3 Pages: 1052-1067
  • DOI: 10.1111/nph.14267
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] VND6-induced Xylem Cell Differentiation in Arabidopsis Cell Cultures (2017)
  • Author(s): Oda Y
  • Journal Title: Methods Mol Biol.1544 Volume: 1544 Pages: 67-73
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-6722-3_6
  • ISBN: 9781493967209, 9781493967223
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Cortical microtubule rearrangements and cell wall patterning (2015)
  • Author(s): Oda, Y.
  • Journal Title: Front Plant Sci Volume: 6 Pages: 236-239
  • DOI: 10.3389/fpls.2015.00236
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] PL-046 二次細胞壁のパターン形成において細胞膜ドメインの形は新規の細胞膜‐微小管付随タンパク質により制御される (2017)
  • Author(s): 杉山友希，若崎眞由美，佐藤繭子，豊岡公徳，福田裕穂，小田祥久
  • Organizer: 第58回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学、鹿児島市
• [Presentation] 1aD10 シロイヌナズナにおいて道管細胞の構造を制御する新規微小管局在因子の解析 (2017)
  • Author(s): 佐々木武馬，福田裕穂，小田祥久
  • Organizer: 第58回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学、鹿児島市
• [Presentation] 1aB09 道管において壁孔の形成を協調的に制御するROP GTPase シグナルの解析 (2017)
  • Author(s): 長島慶宜，福田裕穂，小田祥久
  • Organizer: 第58回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学、鹿児島市
• [Presentation] 二次細胞壁パターンの獲得における新規微小管付随タンパク質の機能解析 (2016)
  • Author(s): 杉山友希、若崎眞由美、佐藤繭子、豊岡公徳、福田裕穂、小田祥久
  • Organizer: 第５７回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学、盛岡、岩手
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] 道管において二次細胞壁パターンを協調的に制御するROP GTPaseシグナルの解析 (2016)
  • Author(s): 長島慶宜、福田裕穂、小田祥久
  • Organizer: 第５７回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学、盛岡、岩手
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] Two-dimensional microtubule organization in plant xylem cells (2016)
  • Author(s): Yoshihisa Oda
  • Organizer: NIG International Symposium 2016 "Quantitative Biology: force, information and dynamics: X factors shaping living systems"
  • Place of Presentation: National Institute of Genetics, Mishima, Japan
  • Year and Date: 2016-01-12
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 2AS12-2 Geometry formation of the immobile plant xylem cell (2016)
  • Author(s): 小田祥久
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、横浜市
  • Invited
• [Presentation] 木部道管分化にみる細胞の自立的な空間パターン形成 (2016)
  • Author(s): 小田祥久
  • Organizer: 国立遺伝学研究所新分野創造センター創立１０週年シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学本郷キャンパス、文京区、東京
  • Invited
• [Presentation] P-1336 シロイヌナズナに おいて細胞の形態を制御する転写因 子の探索 (2016)
  • Author(s): 佐々木武馬, 松井南, 小田祥久
  • Organizer: 日本植物学会第80回沖縄大会
  • Place of Presentation: 沖縄コンベンションセンター、那覇市
• [Presentation] 3aSA01 Dissection and reconstruction of cell-wall patterning machinery (2016)
  • Author(s): Yoshihisa Oda
  • Organizer: JPR International Symposium：Semi-in-vivo developmental biology
  • Place of Presentation: 沖縄コンベンションセンター、那覇市
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Cortical microtubule patterning in xylem cells (2015)
  • Author(s): Yoshihisa Oda
  • Organizer: Biochemistry and Moleclar Biology 2015 (BMB2015)
  • Place of Presentation: Kobe Port Island, Kobe, Japan
  • Year and Date: 2015-12-04
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Molecular basis of plant cell wall patterning: a Rho GTPase-driven symmetry breaking in the two-dimensional microtubule organization (2015)
  • Author(s): Yoshihisa Oda
  • Organizer: iCeMS International Symposium Hierarchical Dynamics in Soft Materials and Biological Matter
  • Place of Presentation: Kyoto University, Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2015-09-26
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Spontaneous pattern formation of Rho GTPase in xylem vessel cells (2015)
  • Author(s): Nagashima, Y., Fukuda H., Oda, Y.
  • Organizer: iCeMS International Symposium Hierarchical Dynamics in Soft Materials and Biological Matter
  • Place of Presentation: Kyoto University, Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2015-09-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 表層微小管の動態制御に基いた二次細胞壁の空間構築 (2015)
  • Author(s): 杉山友希、福田裕穂、小田祥久
  • Organizer: 日本植物学会第79回大会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ、新潟
  • Year and Date: 2015-09-08
• [Presentation] 道管において壁孔の空間配置を制御するROP GTPaseシグナルの解析 (2015)
  • Author(s): 長島慶宜、福田裕穂、小田祥久
  • Organizer: 日本植物学会第79回大会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ、新潟
  • Year and Date: 2015-09-08
• [Presentation] 木部道管への片道切符：細胞壁の不可逆的な機能転換 (2015)
  • Author(s): 小田祥久、長島慶宜、杉山友希、佐々木武馬、福田裕穂
  • Organizer: 日本植物学会第79回大会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ、新潟
  • Year and Date: 2015-09-06
• [Presentation] Secondary cell wall patterning in metaxylem vessels (2015)
  • Author(s): Yoshihisa Oda
  • Organizer: The 26th International Conference on Arabidopsis Research
  • Place of Presentation: Paris, France
  • Year and Date: 2015-07-05
  • Int'l Joint Research / Invited