植物の器官発生を支える細胞周期制御系の解明

• Project Area: Plant regulatory systems that control developmental interactions between meristems and lateral organs
• Project/Area Number: 21027026
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 梅田 正明 Nara Institute of Science and Technology, バイオサイエンス研究科, 教授 (80221810)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 奥島 葉子 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助教 (00432592)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥6,000,000 (Direct Cost: ¥6,000,000); Fiscal Year 2010: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2009: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
• Keywords: 細胞分裂 / 細胞周期 / 器官形成 / 植物ホルモン / 転写因子

Research Abstract

平成21年度は、気孔形成の初期過程で機能する転写因子がCDK活性により制御されることを見出した。遺伝学的実験を行ったところ、サイクリンD4(CYCD4)はこの転写因子よりも上流で機能し、胚軸における気孔形成を制御していることが明らかになった。そこで、気孔形成過程で働くいくつかの転写因子に絞ってCDKAの基質候補を探索したが、有為にリン酸化される因子を同定することはできなかった。そこで、さらにそれらの上流で機能すると考えられる因子に注目してリン酸化の可能性を探った結果、シグナル伝達に働くキナーゼや、転写因子と結合して働く因子が基質候補因子として浮かび上がってきた。今後はこれらのタンパク質のリン酸化部位を同定し、その部位に変異を導入した遺伝を作成して過剰発現させることにより、CDKによるリン酸化がどのような機能的役割を持っているか検討する予定である。
一方、これまでにCDKB2のタンパク質分解はエンドサイクルへの移行に重要であることが明らかになっていたので、平成21年度はこのタンパク質分解の指標となるドメインの解析を行った。CDKB2のN末端領域に各種欠失を持つ変異型CDKB2を作成し、これらをGUS遺伝子に連結して発現解析を行った結果、CDKB2のタンパク質分解にPEST様配列は必要ないことが明らかになった。そこで、今後はPEST配列以外の領域に絞って様々な欠失またはアミノ酸置換変異体を作成し、発現解析を行う予定である。

Research Products

• [Journal Article] SUMO E3 ligase HIGH PLOIDY2 regulates endocycle onset and meristem maintenance in Arabidopsis (2009)
  • Author(s): Ishida, T.
  • Journal Title: Plant Cell 21 Pages: 2284-2297
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Arabidopsis cyclin-dependent kinase-activating kinase CDKF ; 1 is a major regulator of cell proliferation and cell expansion but is dispensable for CDKA activation (2009)
  • Author(s): Takatsuka, H.
  • Journal Title: Plant J. 59 Pages: 475-487
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Quantitative and cell type-specific transcriptional regulation of A-type cyclin-dependent kinase in Arabidopsis thaliana (2009)
  • Author(s): Adachi, S.
  • Journal Title: Dev.Biol 329 Pages: 306-314
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 植物が独自に獲得したDNAチェックポイント機構の解明～新規転写因子SOG1を中心にした解析～ (2010)
  • Author(s): 愿山郁
  • Organizer: 第51回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 熊本
  • Year and Date: 2010-03-20
• [Presentation] Induction of the endocycle in response to DNA double-strand breaks (2010)
  • Author(s): Masaaki Umeda
  • Organizer: 2nd International Meeting on Plant DNA Repair and Recombination
  • Place of Presentation: Asilomar
  • Year and Date: 2010-03-04
• [Presentation] A unique mechanism controlling plant cell cycle in response to genotoxic stress (2009)
  • Author(s): Masaaki Umeda
  • Organizer: 9th IPMB Congress
  • Place of Presentation: St.Louis
  • Year and Date: 2009-10-28