Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
植物は胚発生後にも器官新生を継続し、動的かつ可塑的に成長を続ける特有の発生動態を示す。このような植物の動的成長を駆動するためには、高度に統御されたオルガネラや細胞の再構成系が必要となる。本研究では、時空間的に統御された根冠のオートファジーが根冠細胞の再構成を通して根の成長を制御する分子機構を明らかにする。
根冠は、植物の根の先端をキャップ状に覆っており、細胞層の新生と剥離を周期的に繰り返しながら、形態と機能を維持するというユニークな組織である。本領域の第一期公募研究において、オートファジーが根冠最外層が剥離する直前に活性化して、細胞内構造を再構成して、精密な剥離を促進することを明らかにした。植物細胞は細胞壁を介して互いに強固に接着しているために、根冠細胞の正常な剥離には細胞壁の適切な改変が重要である。しかし、細胞内の自己消化機構であるオートファジーが、細胞外の細胞壁の改変を促進する機構は不明であった。そこで、本研究では、時空間特異的なオートファジーによる根冠細胞の精密な剥離の制御機構を明らかにするために、細胞壁改変酵素に着目した研究を進めた。申請者らのグループが見出した細胞壁改変酵素(RCPG)は、根冠最外層で特異的に発現し、分泌経路を経て細胞壁へと輸送されて、根冠剥離に必要な細胞壁の改変を制御する（Kamiya et al., 2016)。申請者らはオートファジー変異体において蛍光タンパク質で標識したRCPGが野生型よりも多く蓄積していることを見出した。RCPGタンパク質の蓄積量は顕著に増加するのに対して、RCPG遺伝子の転写活性は変化していなかったことから、オートファジーはRCPGの転写後制御に関与することが示唆された。また、根冠の剥離異常とRCPGの過剰蓄積はいずれも根冠最外層特異的にオートファジー活性を回復させることで回復したことから、根冠最外層におけるオートファジーがRCPGの局在や量を適切に調節することで、根冠細胞の精密な細胞剥離を制御している可能性が示唆された。
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results, Peer Reviewed: 2 results, Open Access: 2 results)
Nature Communications
Volume: 15 Issue: 1 Pages: 1098-1098
10.1038/s41467-024-45371-3
Development
Volume: 149 Issue: 11
10.1242/dev.200593
