ヒメミカヅキモの性特異的ファシクリン１遺伝子ファミリーの分子生理学的解析

• Project Area: Elucidation of Common Mechanisms for Allogeneic Authentication in Animals and Plants
• Project/Area Number: 22112521
• 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: Japan Women's University
• Principal Investigator: 関本 弘之 日本女子大学, 理学部, 教授 (20281652)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000); Fiscal Year 2011: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2010: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: ミカヅキモ / ファシクリンI / 性フェロモン / 有性生殖 / フェロモン受容体

Research Abstract

ヒメミカヅキモの性フェロモンと相互作用するファシクリン1（FAS1）タンパク質群について、有性生殖過程における役割を明らかにすることを目的として、以下の解析を行った。
CpFASファミリーの3種類の遺伝子（CpFAS1～CpFAS3）について、realtime PCR解析を行った結果、CpFAS1およびCpFAS3は、有性生殖過程の進行に伴い発現量が上昇した。特にCpFAS3はPR-IP Inducerの作用を受ける＋型細胞自身で、PR-IP Inducer添加によって著しく発現上昇する遺伝子であった。CpFAS3に対する特異抗体を作製し、野生型ヒメミカヅキモに対するウエスタンブロット解析を行ったところ、このタンパク質は約25 kの大きさを持ち、有性生殖期に主に細胞外に分泌されることが判明した。
これらの遺伝子産物の機能をさらに解析するために、ヒメミカヅキモの形質転換系を確立した（Abe et al. 2011）。ブレオマイシンまたはハイグロマイシン耐性遺伝子を選択マーカーとするベクター（pSA1102, pSA0102）に、内在の熱ショックタンパク質プロモーター（CpHSP70p）の制御下で、CpFAS3遺伝子をRNAiによりノックダウンさせるためのコンストラクト(CpHSP70p::shCpFAS3)を作製し、本来この遺伝子が発現するはずの＋型細胞に導入し、形質転換体を作出した。
コントロールと野生型－型細胞との掛け合わせに比べて、形質転換体との掛け合わせではペア形成で止まってしまう細胞の割合が多くみられ、接合子形成まで進んだ細胞の割合は顕著に低下していた。また、野生型の－型細胞と形質転換体を24時間混合培養し、培地量を合わせてウエスタンブロットを行い、培地中のCpFAS3タンパク質量を調べたところ、接合子形成が阻害された株では、若干の減少が見られた。

Current Status of Research Progress

Reason

23年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

23年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] New insights into the regulation of sexual reproduction in Closterium (2012)
  • Author(s): Sekimoto, H., Abe, J., Tsuchikane, Y.
  • Journal Title: The international review of Cell and Molecular Biology Volume: 297 Pages: 309-338
  • DOI: 10.1016/b978-0-12-394308-8.00014-5
  • ISBN: 9780123943088
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Zygospore formation between homothallic and heterothallic strains of Closterium. (2012)
  • Author(s): Tsuchikane, Y., Tsuchiya, M., Hindák, F., Nozaki, H., Sekimoto, H.
  • Journal Title: Sex Plant Reprod. Volume: 25 Issue: 1 Pages: 1-9
  • DOI: 10.1007/s00497-011-0174-z
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] StableNuclear Transformation of Closteriumperacerosum-strigosum-littoralecomplex. (2011)
  • Author(s): Abe, J., Hori, S., Tsuchikane, Y., Kitao, N.,Kato, M. & Sekimoto, H.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. Volume: 52 Issue: 9 Pages: 1676-1685
  • DOI: 10.1093/pcp/pcr103
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anextended phylogenetic analysis revealsancient origin of "non-green"phosphoribulokinase genes from twolineages of "green" secondaryphotosynthetic eukaryotes: Euglenophyta and Chlorarachniophyta (2011)
  • Author(s): Yang, Y., Maruyama, S., Sekimoto, H.,Sakayama, H. & Nozaki, H
  • Journal Title: BMC Research Notes Volume: 4 Issue: 1 Pages: 330-330
  • DOI: 10.1186/1756-0500-4-330
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Conjugation processes of Penium margaritaceum (Zygnematophyceae, Zygnematophyta). (2011)
  • Author(s): Tsuchikane, Y., Tsuchiya, M., Kokubun, Y., Abe, J., Sekimoto, H.
  • Journal Title: Phycol.Res. Volume: 59 Pages: 74-82
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sexual processes and phylogenetic relationships of a homothallic strain in the Closterium peracerosum-strigosum-littorale complex (Zygnematales, Charophyceae). (2010)
  • Author(s): Tsuchikane, Y., Sato, M., Ootaki, T., Kokubun, Y., Nozaki, H., Ito, M., Sekimoto, H.
  • Journal Title: J.Phycol. Volume: 46 Pages: 278-284
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Intracellular localization of an endogenous cellulose synthase of Micrasterias denticulata (Desmidiales, Chlorophyta) by means of transient genetic transformation. (2010)
  • Author(s): Vannerum, K., Abe, J., Sekimoto, H., Inze, D., Vyverman, W.
  • Journal Title: J.Phycol. Volume: 46 Pages: 839-845
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization and molecular cloning of conjugation-regulating sex pheromones in homothallic Closterium. (2010)
  • Author(s): Tsuchikane, Y., Kokubun, Y., Sekimoto, H.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. Volume: 51 Pages: 1515-1523
  • NAID: 10027352484
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 接合藻ヒメミカヅキモのホモタリック株における接合機構の解析 (2011)
  • Author(s): 土金勇樹、馬場未悠、日向淑恵、関本弘之
  • Organizer: 日本藻類学会
  • Place of Presentation: 富山大学(富山県)
  • Year and Date: 2011-03-28
• [Presentation] 広範囲な分子系統解析は緑色系二次共生藻の光合成PRK遺伝子が緑色ではない藻類からの起源を示す (2011)
  • Author(s): 楊億、丸山真一朗、関本弘之、坂山英俊、野崎久義
  • Organizer: 日本藻類学会
  • Place of Presentation: 富山大学(富山県)
  • Year and Date: 2011-03-26
• [Presentation] 前培養処理がヒメミカヅキモの接合と細胞内形態変化に及ぼす影響 (2010)
  • Author(s): 阿部淳、堀早知恵、野崎睦、佐藤眞美子、関本弘之
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 中部大学(愛知県)
  • Year and Date: 2010-09-11
• [Presentation] 接合藻ヒメミカヅキモにおけるホモタリック株の接合は性フェロモン(PR-IP Inducer)により促進される (2010)
  • Author(s): 土金勇樹、関本弘之
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 中部大学(愛知県)
  • Year and Date: 2010-09-09
• [Presentation] 単細胞接合藻ヒメミカヅキモのホモタリック株は、「性分化」する (2010)
  • Author(s): 土屋美紀、土金勇樹、関本弘之
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 中部大学(愛知県)
  • Year and Date: 2010-09-09
• [Presentation] 接合藻ヒメミカヅキモの有性生殖過程におけるCon Aの影響とその微細構造比較 (2010)
  • Author(s): 堀早知恵、阿部淳、佐藤眞美子、関本弘之
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 中部大学(愛知県)
  • Year and Date: 2010-09-09
• [Presentation] Con Aがヒメミカヅキモの有性生殖過程に及ぼす影響とその微細構造学的解析 (2010)
  • Author(s): 堀早知恵、阿部淳、野崎睦、佐藤眞美子、関本弘之
  • Organizer: 日本顕微鏡学会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場(愛知県)
  • Year and Date: 2010-05-24
• [Presentation] 単細胞接合藻類ヒメミカヅキモの性フェロモンPR-IP Inducer結合分子の探索
  • Author(s): 関本弘之、原真由美、高橋紗也香、山田紗也佳、宮城絢乃、土金勇樹、阿部淳
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都）
• [Presentation] 単細胞接合藻類ヒメミカヅキモの性フェロモンPR-IP Inducer結合分子の探索
  • Author(s): 土金勇樹、関本弘之
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都）
• [Presentation] 単細胞シャジクモ藻ヒメミカヅキモから見た植物アクアポリンファミリーの進化
  • Author(s): 阿部 淳、瀧 薫、西山 智明、土金 勇樹、関本 弘之
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都）
• [Presentation] ヒメミカヅキモにおけるPIN遺伝子の単離と陸上植物PINの分子系統解析
  • Author(s): 川井絢子、関本弘之、西山智明、青木誠志郎、 阪口寿子、 藤田知道、長谷部光泰、伊藤元己
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都）
• [Presentation] ヒメミカヅキモの有性生殖関連タンパク質CpRLK1の解析
  • Author(s): 平野直子、丸川祐佳、橋場彩有里、土金勇樹、阿部淳、関本弘之
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都）
• [Presentation] ヒメミカヅキモの接合過程に関与するCon A標的分子の局在と機能
  • Author(s): 堀早知恵、阿部淳、佐藤眞美子、関本弘之
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都）
• [Presentation] 参照配列無し短リード塩基配列の情報解析
  • Author(s): 西山智明、関本弘之、坂山英俊
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都）
  • Invited
• [Presentation] 単細胞シャジクモ藻類ヒメミカヅキモのゲノミクス
  • Author(s): 阿部 淳、西山 智明、関本弘之
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都）
  • Invited
• [Presentation] 次世代シーケンサーデータのde novoアセンブリー解析
  • Author(s): 西山智明、阿部 淳、土金勇樹、坂山英俊、 関本弘之
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 京都産業大学（京都府）
  • Invited
• [Presentation] Effect of lectin on the sexual reproduction of Closterium peracerosum-strigosum-littorale complex.
  • Author(s): Hori, S., Abe, J., Sato, M., Sekimoto, H.
  • Organizer: The 6th Asian Pacific Phycological Forum
  • Place of Presentation: Yeosu, Korea
• [Presentation] Characterization of a novel receptor-like protein kinase, CpRLK1, involved in the sexual reproduction of a unicellular charophycean alga, Closterium peracerosum-strigosum-littorale complex.
  • Author(s): Hirano, N., Marukawa, Y., Hashiba, S., Tsuchikane, Y., Abe, J., Sekimoto, H.
  • Organizer: The 6th Asian Pacific Phycological Forum
  • Place of Presentation: Yeosu, Korea
• [Presentation] Stable transformation system for a unicellular charophycean alga, Closterium peracerosum-strigosum-littorale complex.
  • Author(s): Abe, J., Hori, S., Sekimoto, H.
  • Organizer: The 6th Asian Pacific Phycological Forum
  • Place of Presentation: Yeosu, Korea
• [Presentation] Hybrid zygospore formation between homothallic and heterothallic strains of Closterium peracerosum-strigosum-littorale complex
  • Author(s): Tsuchikane, Y., Tsuchiya, M., Baba, M., Nozaki, H., Sekimoto, H.
  • Organizer: The 6th Asian Pacific Phycological Forum
  • Place of Presentation: Yeosu, Korea
• [Presentation] Identification of aquaporins from the unicellular charophycean alga, Closterium peracerosum-strigosum-littorale complex.
  • Author(s): Abe, J., Taki, K., Nishiyama, T., Tsuchikane, Y., Sekimoto, H.
  • Organizer: The 6th Asian Pacific Phycological Forum
  • Place of Presentation: Yeosu, Korea
• [Presentation] Identification of binding molecules for sex pheromone, PR-IP Inducer, in Closterium peracerosum-strigosum-littorale complex.
  • Author(s): Sekimoto, H.
  • Organizer: The 6th Asian Pacific Phycological Forum
  • Place of Presentation: Yeosu, Korea
• [Presentation] Closterium and Chara genome and transcriptome analyses.
  • Author(s): Abe, J., Sakayama, H., Suzuki, Y., Toyoda, A., Tsuchikane, Y., Sekimoto, H., Nishiyama, T.
  • Organizer: The International Plant & Animal Genome XX Conference
  • Place of Presentation: San Diego, CA, USA
  • Invited
• [Presentation] 藻類の遺伝子操作の現状と課題 ―単細胞シャジクモ藻類ヒメミカヅキモを例として―
  • Author(s): 阿部淳、関本弘之
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 京都産業大学（京都府）
  • Invited
• [Book] 藻類ハンドブック(「性フェロモン」を分担執筆) (2011)
  • Author(s): 関本弘之
  • Publisher: (株)エヌ・ティー・エス(印刷中)
• [Remarks] 日本女子大学・関本研究室
  • URL: http://mcm-www.jwu.ac.jp/~sekimoto/Site/Home.html