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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 AreaMultimode autophagy: Diverse pathways and selectivity
Project/Area Number 22H04649
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionNara Institute of Science and Technology

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)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
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)
Keywordsオートファジー / 根冠 / 細胞壁 / 細胞内膜輸送 / シロイヌナズナ
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。

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。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。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2024 2022 Other

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)

  • [Int'l Joint Research] Chinese University of Hong Kong(中国)

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] The Chinese University of Hong Kong(中国)

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Journal Article] Petal abscission is promoted by jasmonic acid-induced autophagy at Arabidopsis petal bases2024

    • Author(s)
      Furuta Yuki、Yamamoto Haruka、Hirakawa Takeshi、Uemura Akira、Pelayo Margaret Anne、Iimura Hideaki、Katagiri Naoya、Takeda-Kamiya Noriko、Kumaishi Kie、Shirakawa Makoto、Ishiguro Sumie、Ichihashi Yasunori、Suzuki Takamasa、Goh Tatsuaki、Toyooka Kiminori、Ito Toshiro、Yamaguchi Nobutoshi
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 15 Issue: 1 Pages: 1098-1098

    • DOI

      10.1038/s41467-024-45371-3

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Autophagy promotes organelle clearance and organized cell separation of living root cap cells in <i>Arabidopsis thaliana</i>2022

    • Author(s)
      Goh Tatsuaki、Sakamoto Kaoru、Wang Pengfei、Kozono Saki、Ueno Koki、Miyashima Shunsuke、Toyokura Koichi、Fukaki Hidehiro、Kang Byung-Ho、Nakajima Keiji
    • Journal Title

      Development

      Volume: 149 Issue: 11

    • DOI

      10.1242/dev.200593

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2025-11-21  

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