Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
植物の生殖過程に関与する「鍵と鍵穴」の機能解明において，有機蛍光色素を用いた植物ライブイメージングは，多様な植物種を対象に「その場で，すぐに染色」できる強力な手法である。本研究では，耐光性近赤外蛍光色素と機能性ペプチドと組み合わせることで，花粉管動態のライブイメージングに資する独自性が高い分子ツールを創製し，有機合成化学的な側面から植物新種誕生の原理に迫る。またこれを用いて二光子蛍光顕微鏡による植物深部イメージング技術を確立する。
エチニル基を有するホスファローダミン色素と膜透過性ペプチドBP100を連結したNLPPを培養タバコ細胞BY-2に作用させたところ，核小体局在を示すことを見出した．NLPPで染色したBY-2細胞を10分間隔で撮影したところ，細胞分裂時における核小体の崩壊と，分裂後の再形成の様子を捉えることに成功した．次に，色素の細胞内への取り込み機構について検証した．1時間毎に撮像したところ，初期段階で核小体選択的な蛍光が検出されたが，時間の経過に伴い液胞が徐々に染色される様子が捉えられた．核小体と液胞の蛍光強度をそれぞれ時間に対してプロットすると，両者が異なる速度で増大していることがわかり，二種類のNLPP取り込み経路が存在することが示唆された．また，アジ化ナトリウムによるエンドサイトーシス阻害実験を行ったところ，核小体の蛍光強度は変化しなかったのに対し，液胞からのシグナルは大幅に減少した．以上の結果から，細胞膜を直接透過したNLPPは核小体へ移行するのに対し，液胞への取り込みはATP依存的なエンドサイトーシス経由であることが明らかとなった．これを踏まえ，BY2の細胞破砕液を用いた競合アッセイにより，膜透過後における核小体局在経路について検討した．その結果，細胞膜を透過したBP100ペプチドが核輸送タンパク質と結合していることが示唆され，膜透過性と核移行の両過程に寄与していることがわかった．NLPPは植物細胞の核小体ライブセルイメージングを可能にする初めてのプローブであり，核小体の形成機構やストレス応答など，新たな生命現象の解明に繋がるものである．
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2022 2021 2020 2019
All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results, Peer Reviewed: 5 results, Open Access: 4 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results, Invited: 1 results)
The Plant Cell
Volume: 32 Issue: 10 Pages: 3081-3094
10.1105/tpc.20.00439
Chemistry - A European Journal
Volume: 25 Issue: 57 Pages: 13164-13175
10.1002/chem.201902461
Chemical Science
Volume: 10 Issue: 20 Pages: 5405-5422
10.1039/c9sc00793h
Proc Natl Acad Sci U S A.
Volume: 116 Issue: 32 Pages: 15817-15822
10.1073/pnas.1905924116
Volume: 25 Issue: 32 Pages: 7679-7688
10.1002/chem.201900723
