二次細胞壁のパターン形成を支配する空間シグナルの解明

• Project Area: Plant cell wall as information-processing system
• Project/Area Number: 25114507
• 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: National Institute of Genetics (2014); The University of Tokyo (2013)
• Principal Investigator: 小田 祥久 国立遺伝学研究所, 新分野創造センター, 准教授 (30583257)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥9,880,000 (Direct Cost: ¥7,600,000、Indirect Cost: ¥2,280,000); Fiscal Year 2014: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2013: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
• Keywords: 二次細胞壁 / 細胞骨格 / ROP GTPase / 転写因子 / 微小管 / キネシン

Outline of Annual Research Achievements

木部道管における二次細胞壁の形成は、特徴的なパターンに配向した表層微小管に従って二次細胞壁成分が沈着することよって達成される。しかしながら細胞壁成分を運ぶ膜輸送系と表層微小管とを結びつける分子的な仕組みはほとんど明らかになっていない。本研究課題における網羅的な局在解析により、小胞様の構造に局在する機能未知のコイルドコイルタンパク質を見出し、VETH1およびVEGTH2と名付けた。この小胞は微小管上をプラス端に向かって移動し、プラス端に蓄積する挙動を示した。また、複数の表層微小管上を渡り歩く様子も観察されたことから何らかのキネシンモータータンパク質により微小管上を移動する未知の小胞に局在すると考えられた。Y2H法およびBiFC法によりVETHタンパク質はConserved Oligomeric Golgi2 (COG2)と相互作用することが分った。COG2は膜構造の輸送先との相互作用を担うテザリングタンパク質であることから、VETHタンパク質はテザリングタンパク質複合体の一部であると考えられた。VETHおよびCOG2はエキソサイトーシスのテザリングタンパク質複合体として知られるexocystの一サブユニットであるEXO70A1と共局在したことからも、これらがテザリング複合体である可能性が示唆された。非木部細胞において、EXO70A1は表層微小管から離れた細胞膜上にドット状に局在したが、VETHおよびCOG2の共発現に伴いEXO70A1は表層微小管に沿って局在した。exo70a1変異体では二次細胞壁の沈着が異所的に引き起こされたことから、VETHおよびCOG2は、何らかの細胞壁成分を運ぶエキソサイトーシスを表層微小管に沿って誘導することにより、表層微小管に沿った二次細胞壁の沈着に寄与していると考えられる。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Cortical microtubule rearrangements and cell wall patterning (2015)
  • Author(s): Oda, Y.
  • Journal Title: Front Plant Sci Volume: 6 Pages: 236-239
  • DOI: 10.3389/fpls.2015.00236
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Novel Coiled-Coil Proteins Regulate Exocyst Association with Cortical Microtubules in Xylem Cells via the Conserved Oligomeric Golgi-Complex 2 Protein (2015)
  • Author(s): Oda, Y., Iida, Y., Nagashima, Y., Sugiyama, Y., Fukuda, H.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol Volume: 56 Issue: 2 Pages: 277-286
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu197
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A bHLH Complex Activates Vascular Cell Division via Cytokinin Action in Root Apical Meristem (2014)
  • Author(s): Kyoko Ohashi-Ito, Maria Saegusa, Kuninori Iwamoto, Yoshihisa Oda, Hirofumi Katayama, Mikiko Kojima, Hitoshi Sakakibara and Hiroo Fukuda
  • Journal Title: Current Biology Volume: 24 Issue: 17 Pages: 2053-2058
  • DOI: 10.1016/j.cub.2014.07.050
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Emerging roles of small GTPases in secondary cell wall development (2014)
  • Author(s): Oda, Y., Fukuda, H.
  • Journal Title: Front Plant Sci Volume: 5 Pages: 428-432
  • DOI: 10.3389/fpls.2014.00428
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The dynamic interplay of plasma membrane domains and cortical microtubules in secondary cell wall patterning. (2013)
  • Author(s): Oda, Y., and Fukuda, H.
  • Journal Title: Frontiers in Plant Sci. Volume: 4 Pages: 1-6
  • DOI: 10.3389/fpls.2013.00511
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Rho of Plant GTPase signaling regulates the behavior of Arabidopsis Kinesin-13A to establish secondary cell wall patterns (2013)
  • Author(s): Oda Y, Fukuda H
  • Journal Title: Plant Cell Volume: 25 Issue: 11 Pages: 4439-4450
  • DOI: 10.1105/tpc.113.117853
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spatial organization of xylem cell walls by ROP GTPases and microtubule-associated proteins. (2013)
  • Author(s): Oda, Y., and Fukuda, H.
  • Journal Title: Curr. Opin. Plant Biol. Volume: 16 Issue: 6 Pages: 743-748
  • DOI: 10.1016/j.pbi.2013.10.010
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Visualization and analysis of molecular components of secondary cell wall patterning (2013)
  • Author(s): Oda Y, Fukuda H
  • Journal Title: Plant Morphology Volume: 25 Pages: 45-50
  • NAID: 130004691672
• [Journal Article] Molecular basis of secondary cell wall patterning (2013)
  • Author(s): Oda Y, Fukuad H
  • Journal Title: Cellulose Communications Volume: 20 Pages: 125-129
  • NAID: 40019799814
• [Journal Article] 二次細胞壁パターンの制御機構 (2013)
  • Author(s): 小田祥久、福田裕穂
  • Journal Title: 化学と生物 Volume: 51 Pages: 795-801
  • NAID: 130004707388
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Secondary cell wall patterning in metaxylem vessels (2015)
  • Author(s): Oda, Y., Nagashima, Y., Sugiyama, Y., Fukuda, H.
  • Organizer: Front Lines of Plant Cell Wall Research
  • Place of Presentation: 東大寺文化センター・奈良市
  • Year and Date: 2015-03-19 – 2015-03-20
  • Invited
• [Presentation] 二次細胞壁パターン形成の理解に向けた新規微小管付随タンパク質の解析 (2015)
  • Author(s): 杉山友希, 福田裕穂, 小田祥久
  • Organizer: 第５６回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学世田谷キャンパス・東京（世田谷区）
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] 道管の二次細胞壁パターンを制御する新規ROP エフェクターの解析 (2015)
  • Author(s): 長島慶宜, 小田祥久, 福田裕穂
  • Organizer: 第５６回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学世田谷キャンパス・東京（世田谷区）
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] Novel Coiled-Coil Proteins Regulate Exocyst Association with Cortical Microtubules in Xylem Cells (2015)
  • Author(s): Oda, Y., Iida, Y., Nagashima, Y., Sugiyama, Y., Fukuda, H.
  • Organizer: 第５６回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学世田谷キャンパス・東京（世田谷区）
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] The molecular basis of secondary cell wall patterns: Dynamic interplay of Rho GTPase and cortical cytoskeleton. (2014)
  • Author(s): Oda, Y., Iida, Y., Nagashima, Y., Sugiyama, Y., Fukuda, H.
  • Organizer: 38th Naito Conference
  • Place of Presentation: シャトレーゼ・ガトーキングダム サッポロ・札幌
  • Year and Date: 2014-10-07 – 2014-10-10
• [Presentation] 道管の二次細胞壁パターンを制御する新規ROPシグナル因子の解析 (2014)
  • Author(s): 長島慶宜、福田裕穂、小田祥久
  • Organizer: 日本植物学会年会第７８回大会
  • Place of Presentation: 明治大学生田キャンパス・神奈川（川崎市）
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [Presentation] 二次細胞壁のパターン構築を制御する新規微小管付随タンパク質の同定 (2014)
  • Author(s): 杉山友希、福田裕穂、小田祥久
  • Organizer: 日本植物学会年会第７８回大会
  • Place of Presentation: 明治大学生田キャンパス・神奈川（川崎市）
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [Presentation] Live cell imaging of xylem differentiation: dissecting the molecular basis of secondary cell wall patterning. (2014)
  • Author(s): Oda, Y.
  • Organizer: International ERATO Higashiyama Live-Holonics Symposium 2014 “Plant Live-Cell Imaging and Microdevices”
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス・名古屋市
  • Year and Date: 2014-09-09 – 2014-09-10
  • Invited
• [Presentation] Self-organization of cell wall patterns through the Rho GTPase-cortical microtubule interplay. (2014)
  • Author(s): Oda, Y.
  • Organizer: ESF/EMBO Conference (Cell polarity and membrane trafficking)
  • Place of Presentation: Polonia Castle (Dom Polinii), Pultusk, Poland
  • Year and Date: 2014-05-10 – 2014-05-15
  • Invited
• [Presentation] 細胞壁パターンを導く空間シグナルの動態 (2014)
  • Author(s): 小田祥久, 長島慶宜, 杉山友希, 福田裕穂
  • Organizer: 第５５回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 富山大学（富山県）
  • Invited
• [Presentation] 二次細胞壁形成時に機能する新規微小管付随タンパク質の同定 (2014)
  • Author(s): 杉山友希, 小田祥久, 福田裕穂
  • Organizer: 第５５回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 富山大学（富山県）
• [Presentation] 道管分化における新規壁孔局在因子の解析 (2014)
  • Author(s): 長島慶宜, 小田祥久, 福田裕穂
  • Organizer: 第５５回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 富山大学（富山県）
• [Presentation] Secondary cell wall patterning by Rop- and microtubule-driven symmetry breaking (2013)
  • Author(s): 小田祥久 福田裕穂
  • Organizer: 日本植物学会年会第７７回大会
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道）
  • Invited
• [Presentation] WOX4導入シロイヌナズナ培養細胞系を用いたWOX4下流因子の探索 (2013)
  • Author(s): 玉置貴之、小田祥久、福田裕穂
  • Organizer: 日本植物学会年会第７７回大会
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道）
• [Presentation] Initiation of Cell Wall Pattern by a Rho GTPase- and Microtubule-Driven Symmetry Breaking (2013)
  • Author(s): Yoshihisa Oda, Hiroo Fukuda
  • Organizer: The 46th annual meeting for the Japanese society of developmental biologists
  • Place of Presentation: くにびきメッセ（島根県）
  • Invited
• [Book] The Plant Cell Wall Pattern and Cell Shape. 1st ed, by Hiroo Fukuda, Chapter 7 (2014)
  • Author(s): Oda, Y., Fukuda, H.
  • Publisher: Wiley
• [Book] The Plant Cell Wall and Cell Shape, Chapter 7 (2014)
  • Author(s): Oda Y, Fukuda H
  • Total Pages: 37
  • Publisher: Wiley