Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
膜交通はオルガネラ間の物質輸送を担う真核生物に普遍的な細胞機能であるが、その分子機構は系統毎に多様化している。植物の雄性配偶子形成においては、卵細胞との接着因子等の細胞膜への輸送制御に加え、細胞膜から不要になったタンパク質を適切に除去するエンドサイトーシスによる制御メカニズムも重要であると推測されるが、それらに関する知見は乏しい。我々は、輸送小胞に積み込まれる積み荷とその受容体、および輸送小胞と標的膜を融合させるSNARE、という膜交通における2つの「鍵と鍵穴」の解析を展開することで、雄性配偶子形成における細胞形態変化および細胞膜タンパク質組成を制御する膜交通のメカニズムとその役割を解明する。
膜交通はオルガネラ間の物質輸送を担う真核生物に普遍的な細胞機能である一方、その分子機構は系統毎に多様化し、それぞれの生物に特有の生命現象に深く関わっていることが知られている。我々は特に雄性配偶子形成を制御する膜交通のメカニズムとその役割の解明を目標とする。シロイヌナズナの雄原細胞・精細胞で機能すると考えられるPICALM1の変異体の機能解析を進めたところ、植物の矮化等の表現型を示すものの変異の遺伝には異常が見られないことから、他のPICALMも雄原細胞・精細胞で機能していることが示唆された。また、細胞膜に局在する膜交通制御因子のうち精細胞で発現することが示唆された遺伝子について、変異体の表現型解析を行った結果、栄養細胞にも異常が見られたことから、栄養細胞特異的プロモーターで変異を相補させた株を作成し、雄原細胞・精細胞における機能解析を試みている。ゼニゴケの雄性配偶子形成過程では、細胞膜に局在するSNAREであるMpSYP12Aが液胞に運ばれて分解される。この現象について詳細な観察から、精子変態のごく初期に細胞膜上のMpSYP12Aのほとんどが細胞内に取り込まれることを明らかにした。また、この現象のエンドサイトーシスによる制御メカニズムを明らかにするため、ゼニゴケのPICALMに注目した解析を進め、3つのPICALMのうち2つについては、葉状体においてクラスリン被覆小胞と思われる細胞膜近傍のドット状構造に局在する様子が観察される一方、残りの1つは鞭毛基部に集積して局在している様子が観察された。現在これらの変異体の作出と雄性配偶子形成過程の表現型の詳細な解析を進めている。これに加え、領域内共同研究から植物の精子形成に関わることが推定される新規遺伝子を探索を進めており、そのうち一つが基底小体に局在すること、変異体が精子の鞭毛に異常を示すことを見出した。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Proceedings of the National Academy of Sciences
Volume: 117 Issue: 40 Pages: 25150-25158
10.1073/pnas.2011152117
https://www.nibb.ac.jp/press/2020/09/22.html
