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鍵と鍵穴に着目した有性生殖過程の核膜融合の分子機構と初期発生における意義の解明

Publicly Offered Research

Project AreaDetermining the principles of the birth of new plant species: molecular elucidation of the lock-and-key systems in sexual reproduction
Project/Area Number 17H05837
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionNiigata University

Principal Investigator

西川 周一  新潟大学, 自然科学系, 教授 (10252222)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2017: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Keywords核膜融合 / 核膜タンパク質 / タンパク質構造解析 / ライブイメージング解析 / ケミカルバイオロジー / 雌性配偶体 / 重複受精 / イメージング / タンパク質
Outline of Annual Research Achievements

被子植物の有性生殖で観察される核融合過程では、核膜同士が融合することが必須である。本研究は、有性生殖過程の核膜融合で中心的な役割をはたす膜タンパク質であるGex1に着目した解析によって、シロイヌナズナ有性生殖過程の核膜融合の分子機構と、その初期発生における意義を明らかにすることを目的とする。
本年度は、GFP融合タンパク質を用いた解析によって、Gex1が雌性配偶体では中央細胞と卵細胞に特異的に発現する核膜タンパク質であることを明らかにした。また、ライブイメージング解析によって、Gex1は中央細胞では極核の接近の時期に、卵細胞では極核の接触後に出現すること、Gex1は最初核膜全体に分布しているが、極核の融合過程で核膜上にドット様に局在することが示された。また、Brassica rapaとイネのGex1ホモログを用いた解析によって、Gex1機能に種特異性が存在することが示唆された。
Gex1は内腔側に大きなドメインを有しており、ここが核膜融合で「鍵」として機能していると予想される。本研究では内腔側ドメインの中でもホモログ間での保存性の高いシステインリッチドメイン(Gex1-CRD)の構造解析を行った。その結果、Gex1-CRDは二量体を形成していること、二量体の間に疎水性の溝が存在することが示された。
昨年度の研究で、核膜タンパク質であるSUNタンパク質が極核融合で機能することを示唆された。SUNタンパク質は核外膜のKASHタンパク質とLINC複合体を形成するが、これが極核融合に必要であることを示唆する結果を得た。核膜融合機構の解析の新たなアプローチとして、核膜融合を制御する低分子化合物のスクリーニングを東山班(伊丹グループ)との共同研究で開始し、スクリーニング条件を確立するとともに約5,000化合物のスクリーニングを進めている。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2019 2018

All Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Presentation] 極核融合因子シロイヌナズナGex1タンパク質のシステインリッチドメインの構造と機能の解析2019

    • Author(s)
      西川周一、鈴木千晴、河野慎、渡邉信久、遠藤斗志也
    • Organizer
      第60回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of a female gametophyte-specific gene induction system in Arabidopsis thaliana2018

    • Author(s)
      Shuh-ichi Nishikawa, Azusa Takahashi, Satomi Wada, Dukhyun Hwang, Hiroko Urawa, Yasuhiro Kamei
    • Organizer
      25th International Congress on Sexual Plant Reproduction
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] シロイヌナズナ小胞体品質管理変異株が高温ストレス下で示す花粉成熟異常の解析2018

    • Author(s)
      西川周一、宇治周平、坂本智昭、山本雅也、杉山智之、木村成介、遠藤斗志也
    • Organizer
      日本植物学会第82回大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] シロイヌナズナ雌性配偶体の細胞特異的な遺伝子発現誘導システムの構築2018

    • Author(s)
      高橋梓、和田敏実、亀井保博、浦和博子、西川周一
    • Organizer
      第59回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] シロイヌナズナの極核融合に関与する核膜タンパク質2018

    • Author(s)
      鈴木千晴、山口友輝、西川周一
    • Organizer
      第59回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2019-12-27  

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