細胞イメージングによるメリステム統御システムの解明

• Project Area: Plant regulatory systems that control developmental interactions between meristems and lateral organs
• Project/Area Number: 23012027
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 松永 幸大 東京理科大学, 理工学部, 准教授 (40323448)
• Project Period (FY): 2011 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥6,400,000 (Direct Cost: ¥6,400,000); Fiscal Year 2012: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2011: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
• Keywords: 細胞分裂 / イメージング / 染色体 / 動原体 / オーロラキナーゼ / 核 / DNA複製 / クロマチン

Research Abstract

植物メリステムの統御メカニズムを明らかにするために、分裂期特異的キナーゼであるオーロラキナーゼAtAUR3に注目して研究を進め、同時に細胞分裂イメージング手法を開発した。AtAUR3のノックダウン個体は根の伸長や葉の展開が抑制された。染色体や動原体可視化ラインを用いて、核相と染色体数を解析し、ノックダウン個体では核内倍加が昂進することを証明した。さらに、染色体動態をライブセルイメージングすることで、AtAUR3がノックダウンされると、スピンドルチェックポイントの活性が上昇しないことがわかり、AtAUR3の微小管接着への関与を証明できた。メリステムの伸長領域への移行をイメージング解析するために、EdUを用いたDNA複製イメージングを開発した。この手法により、DNA複製開始のタイミング測定の他に、メリステムや伸長領域における細胞周期長の測定も可能になった。本研究により、時間の概念を導入したメリステム統御メカニズムの解明に貢献することができた。
(1)細胞分裂イメージングによるメリステム解析
本領域研究で構築したシロイヌナズナの、核及び染色体動態解析ラインや動原体動態解析ラインなどの蛍光タンパク質イメージングラインと生体染色剤を組み合わせながら、細胞分裂のパラメーターを定量解析した。
(2)分裂期特異的キナーゼの基質および相互作用因子の同定
分裂期特異的キナーゼの基質や相互作用因子の同定を進めた。基質のリン酸化同定には、質量分析器を用いて実施する他、点変異法によるリン酸化アミノ酸置換も行い検討した。その結果、微小管接着の制御機構にAtAUR3によるリン酸化が関与していることが示唆された。

Research Products

• [Journal Article] ASURA (Phb2) interacts with Sccl through chromatin. (2013)
  • Author(s): Equilibrina, I.
  • Journal Title: Cytogenet. Genome Res Volume: (in press) Issue: 4 Pages: 225-233
  • DOI: 10.1159/000350004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Application of visualization techniques for cell and tissue engineering. (2013)
  • Author(s): Higashi, T.
  • Journal Title: J. Boisci. Bioeng. Volume: 115 Issue: 2 Pages: 122-126
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2012.09.008
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The kineain-like protein TOP promotes Aurora localisation and induces mitochondrial, chloroplast and nuclear division (2013)
  • Author(s): Yamato Yoshida, Takayuki Fujiwara, Yuuta Imoto, Masaki Yoshida, Mio Ohnuma, Shunsuke Hirooka, Osami Misumi, Haruko Kuroiwa, Tsuneyoshi Kuroiwa
  • Journal Title: Journal of Cell Science Volume: 126 Pages: 2392-2400
  • DOI: 10.1242/jcs.116798
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] RBMX: a regulator for maintenance and centromeric protection of sister chromatid cohesion. (2012)
  • Author(s): Matsunaga, S.
  • Journal Title: Cell Rep. Volume: 19 Issue: 4 Pages: 299-308
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2012.02.005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Active learning framework with iterative clustering for bioimage classification. (2012)
  • Author(s): Kutsuna, N.
  • Journal Title: Nature Commun. Volume: 3 Issue: 1 Pages: 1032-1032
  • DOI: 10.1038/ncomms2030
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] GIGAS CELL1, a novel negative regulator of the anaphase- promoting complex/cyclosome, is required for proper mitotic progression and cell fate determination in Arabidopsis thaliana. (2011)
  • Author(s): Iwata, E., Ikeda S., Mtsunaga, S., Kurata, M., Yoshioka, Y., Criqui, M.-C., Genschik, P., Ito, M
  • Journal Title: The Plant Cell Volume: vol. 23 (12) Issue: 12 Pages: 4382-4393
  • DOI: 10.1105/tpc.111.092049
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Condensin II alleviates DNA damage and is essential for tolerance of B overload stress in Arabidopsis thaliana (2011)
  • Author(s): Sakamoto, T., Tsujimoto-Inui, Y., Uraguchi, S., Yoshizumi, T., Matsunaga, S., Matsui, M., Umeda, M., Fukui, K. Fujiwara, T.
  • Journal Title: Plant Cell Volume: 23 Issue: 9 Pages: 3533-46
  • DOI: 10.1105/tpc.111.086314
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification and characterization of plant Haspin kinase as a histone H3 threonine kinase (2011)
  • Author(s): Kurihara, D., Matsunaga, S., et al
  • Journal Title: BMC Plant Biol Volume: 11 Issue: 1 Pages: 73-73
  • DOI: 10.1186/1471-2229-11-73
  • NAID: 120006995017
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Correlation between DNA content and cell volume under DNA damage and auxin starvation (2013)
  • Author(s): Matsunaga, S.
  • Organizer: 第54回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岡山大学津島キャンパス
  • Year and Date: 2013-03-21
• [Presentation] Dynamics analyses of RBMX responsible for chromosome cohesion and bioimage classification by CARTA (2013)
  • Author(s): Matsunaga, S.
  • Organizer: 4-th France-Japan Joint Seminar
  • Place of Presentation: RIKEN Harima Institute/Spring-8/SACLA(招待講演)
  • Year and Date: 2013-01-09
• [Presentation] ライブセルイメージングによる細胞動態解析 (2012)
  • Author(s): 松永幸大
  • Organizer: 日本女子大学バイオイメージングセンター第4回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 日本女子大学八十年館(招待講演)
  • Year and Date: 2012-10-27
• [Presentation] DNA複製とゲノム倍加 (2012)
  • Author(s): 松永幸大
  • Organizer: 日本植物学会第76回大会
  • Place of Presentation: 兵庫県立大学 姫路書写キャンパス
  • Year and Date: 2012-09-17
• [Presentation] 生物画像の自動分類ソフトウェア「カルタ」の開発 (2012)
  • Author(s): 松永幸大
  • Organizer: 日本植物形態学会第24回大会
  • Place of Presentation: 兵庫県立大学 姫路書写キャンパス
  • Year and Date: 2012-09-14
• [Presentation] Imaging analyses of DNA replication (2012)
  • Author(s): Sachihiro Matsunaga
  • Organizer: The 53rd Annual Meeting of The Japanese Society of Plant Physiologists
  • Place of Presentation: 京都産業大学
  • Year and Date: 2012-03-17
• [Presentation] Protein kinases for chromosome dynamics (2011)
  • Author(s): Sachihiro Matsunaga
  • Organizer: SPS and DFG-funded workshop Frontiers of Plant Chromosome Research : Centromeres and Artificial Chromosomes
  • Place of Presentation: Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research (IPK), Gatersleben, Germany(招待講演)
  • Year and Date: 2011-11-01
• [Presentation] 発生分化過程におけるオーロラキナーゼの動態解析 (2011)
  • Author(s): 松永幸大
  • Organizer: 日本植物学会第75回大会
  • Place of Presentation: 東京大学駒場キャンパス
  • Year and Date: 2011-09-17
• [Book] New Insights on Plant Sex Chromosomes (2012)
  • Author(s): Kazama, Y.
  • Publisher: Nova Scientific Publisher
• [Book] Molecular Biology and Evolution of the Plant Genome (2012)
  • Author(s): Takata, H.
  • Publisher: Springer Verlag
• [Remarks] 松永研究室
  • URL: http://www.rs.tus.ac.jp/sachi/
• [Remarks]
  • URL: http://www.rs.tus.ac.jp/sachi/