時空間特異的オートファジーによる植物の動的成長の制御
Publicly Offered Research
| Project Area | Multimode autophagy: Diverse pathways and selectivity |
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| Project/Area Number |
22H04649
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Biological Sciences
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
郷 達明 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (80511419)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | オートファジー / シロイヌナズナ / 根冠 / 細胞壁 / 細胞内膜輸送 |
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| Outline of Research at the Start |
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。
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| Outline of Annual Research Achievements |
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。細胞の新生から剥離までの遷移を数細胞層において連続的に観察できるため、植物発生における細胞の再構成の優れたモデルである。本領域の第一期公募研究において、時空間的に統御されたオートファジーが細胞剥離を伴った根冠細胞の再構成を促進することが明らかになった。根冠細胞の正常な剥離には、時空間特異的な細胞壁の改変が重要である。このことから、オートファジー変異体では、根冠細胞の細胞壁が適切に改変されないために細胞剥離に異常が生じる可能性が考えられた。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る。
申請者らのグループでは、根冠剥離を制御する転写因子BEARSKINの下流因子の探索から、細胞剥離に関わる細胞壁改変酵素(RCPG)を見出した(Kamiya et al., 2016)。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、細胞剥離のための細胞壁の改変を制御する。そこで、オートファジー変異体におけるRCPG-RFPの局在を解析したところ、RCPG-RFPが野生型よりも多く蓄積していることが明らかになった。また、根冠最外層特異的にオートファジー活性を回復させると、根冠の剥離異常とRCPGの過剰蓄積の両方が解消された。このことから、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、根冠における細胞剥離を制御している可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の研究により、根冠剥離に関わる細胞壁改変酵素の局在がオートファジー変異体において異常になっていることを見出した。また、根冠最外層特異的にオートファジーを回復することによって、オートファジー変異体の根冠剥離異常と細胞壁改変酵素の局在の両方が回復することを新たに見出した。
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| Strategy for Future Research Activity |
オートファジー変異体における根冠剥離異常の原因が、細胞壁改変酵素の局在や量の異常にあるかを確認するために、遺伝学的な解析を進める。また、細胞壁改変酵素は分泌経路を介して、細胞壁へと輸送されることから、根冠最外層において、オートファジーと分泌経路の相互関係を細胞生物学的視点から解析する。
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Report
(1 results)
Research Products
(2 results)
