ETTIN 遺伝子を基軸とした葉形成制御における細胞分化と分裂のロジックス

• Project Area: Multidimensional Exploration of Logics of Plant Development
• Project/Area Number: 26113519
• 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: Chubu University
• Principal Investigator: 小島 晶子 中部大学, 応用生物学部, 講師 (10340209)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥11,440,000 (Direct Cost: ¥8,800,000、Indirect Cost: ¥2,640,000); Fiscal Year 2015: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2014: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
• Keywords: 発生・分化 / 細胞分裂 / 植物 / シロイヌナズナ / 転写制御 / マイクロアレイ / サイトカイニン / ケミカルバイオロジー / 発現制御 / 葉

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、シロイヌナズナの葉形成においてAS1-AS2が転写因子ETTIN (ETT)を抑制することにより、細胞分裂と細胞分化の両方を制御する分子メカニズムを明らかにすることである。本年度は、(1)遺伝解析とケミカルバイオロジーにより、ETTの下流遺伝子のサイトカイニン合成酵素遺伝子AtIPT3とCDK阻害タンパク質遺伝子KRP5の転写が抑制されることが、葉の形成に重要であることを示した。AtIPT3とKRP5は独立した経路を介していると考えられる。また、AtIPT3は、相同遺伝子のAtIPT5, AtIPT7と重複して機能し、as2の左右非対称な葉の形成に関わると考えられた。
(2)細胞周期の特定の時期を阻害する薬剤をas1, as2変異体に投与すると、背軸化した棒状葉が形成され、ETT, KRP5, AtIPT3の転写レベルが上昇した。従って、AS1-AS2-ETT経路は、特定の細胞周期の進行を正に制御する可能性がある。また、as2の表現型を亢進するmodifier因子として核小体局在の因子群が関わることを示した。以上の結果から、核小体周縁部に共局在するAS1とAS2、及びmodifier因子群がETTの発現抑制を介して、扁平な葉器官形成のために、細胞分裂と細胞分化のバランスを制御していると考えられた。
(3)系統解析の結果、AS2ファミリーの遺伝子は車軸藻類から高等植物まで広く存在することが分った。AS2と相同な遺伝子は真正双子葉類にのみ存在することから、イネとトマトのAS2相同遺伝子をシロイヌナズナのas2変異体に導入した形質転換体を作製し、その機能的類似性を検討している。
今後は、AS1-AS2によるエピジェネティックなETT抑制の分子機構を解明し、AtIPT3とKRP53が細胞分化と細胞周期進行に関わるメカニズムを明らかにすることが重要である。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] The complex of ASYMMETRIC LEAVES (AS) proteins plays a central role in antagonistic interactions of genes for leaf polarity specification in Arabidopsis (2015)
  • Author(s): Machida C., Nakagawa A., Kojima S. and Machida Y.
  • Journal Title: WIREs Developmental Biology Volume: 4 Issue: 6 Pages: 655-671
  • DOI: 10.1002/wdev.196
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] シロイヌナズナの葉の裏と表の発生分化の仕組みを探る－葉の左右相称性と表側の細胞分化の鍵因子AS1-AS2の標的遺伝子ETTIN（ARF3）の同定と制御機構 (2014)
  • Author(s): 岩崎まゆみ・高橋広夫・深澤弘・町田泰則・小島晶子・町田千代子
  • Journal Title: 中部大学生物機能開発研究所紀要 Volume: 14 Pages: 35-43
• [Presentation] シロイヌナズナの葉の向背軸性確立におけるAS1・AS2-ETT 経路を介したサイトカイニン生合成制御の解析 (2016)
  • Author(s): 小島晶子・石橋奈々子・香田佳那・小嶋美紀子・高橋広夫・中川彩美・榊原 均・町田泰則・町田千代子.
  • Organizer: 第57回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学（岩手県盛岡市）
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] シロイヌナズナの葉の向背軸形成におけるエピジェネティックレギュレーターAS1-AS2とTOP1αの役割の解明 (2016)
  • Author(s): 中川彩美・ヴィアループラデル シモン・高橋広夫・小島晶子・町田泰則・町田千代子.
  • Organizer: 第57回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学（岩手県盛岡市）
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] シロイヌナズナのAS1・AS2-ETT経路を介した葉の発生・分化におけるAtIPT3とその相同遺伝子の解析 (2016)
  • Author(s): 香田佳那・石橋奈々子・小嶋美紀子・中川彩美・高橋広夫・榊原 均・町田泰則・町田千代子・小島晶子.
  • Organizer: 第57回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学（岩手県盛岡市）
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] ケミカルバイオロジーによるシロイヌナズナの葉の向背軸分化と細胞分裂におけるAS1-AS2の役割の解析 (2016)
  • Author(s): 玉井元樹・中川彩美・小島晶子・町田泰則・町田千代子.
  • Organizer: 第57回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学（岩手県盛岡市）
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] Epigenetic regulator AS1-AS2 and modifiers control the level of DNA methylation of the ETTIN locus in establishment of leaf adaxial-abaxial polarity in Arabidopsis thaliana (2016)
  • Author(s): Machida C., Vial-Pradel S., Nakagawa A., Ito T., Iwasaki M., Machida Y. and Kojima S.
  • Organizer: 第57回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学（岩手県盛岡市）
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] シロイヌナズナの葉の向背軸形成に関わる転写因子AS1-AS2 によるCDK inhibitor 遺伝子の発現抑制機能の解明 (2015)
  • Author(s): 中川彩美・高橋広夫・伊藤卓馬・玉井元樹・小島晶子・町田泰則・町田千代子.
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] シロイヌナズナの葉の向背軸性確立におけるAtIPT3の解析 (2015)
  • Author(s): 小島晶子・石橋奈々子・香田佳那・小嶋美紀子・高橋広夫・榊原 均・町田泰則・町田千代子.
  • Organizer: 日本植物学会第79回大会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • Year and Date: 2015-09-06
• [Presentation] 植物オミックス解析におけるデータクレンジングとデータマイニング －葉の発生分化機構解明への応用－ (2015)
  • Author(s): 高橋広夫・小島晶子・中川彩美・町田泰則・町田千代子.
  • Organizer: 日本植物学会第79回大会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • Year and Date: 2015-09-06
• [Presentation] ケミカルバイオロジーによるシロイヌナズナの葉の向背軸性の確立におけるAS1-AS2と共に働く因子の解析 (2015)
  • Author(s): 中川彩美・高橋広夫・伊藤卓馬・小島晶子・町田泰則・町田千代子.
  • Organizer: 日本植物学会第79回大会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • Year and Date: 2015-09-06
• [Presentation] シロイヌナズナの葉の軸形成におけるAS1-AS2-ETT経路の役割 (2015)
  • Author(s): 町田千代子・中川彩美・高橋広夫・玉井元樹・小島晶子・町田泰則.
  • Organizer: 日本植物学会第79回大会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • Year and Date: 2015-09-06
• [Presentation] シロイヌナズナのAS1・AS2-ETT経路を介した葉の発生・分化におけるIPT3とその相同遺伝子の解析 (2015)
  • Author(s): 香田佳那・石橋奈々子・小嶋美紀子・中川彩美・高橋広夫・榊原 均・町田泰則・町田千代子・小島晶子.
  • Organizer: 日本植物学会第79回大会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • Year and Date: 2015-09-06
• [Presentation] Chemical genetic analyses infer that AS1-AS2 protects developing leaves from camptothecin influence by repressing ARF3 and KRP5 (2015)
  • Author(s): Nakagawa A., Takahashi H., Kojima S., Machida Y. and Machida C.
  • Organizer: 2015 FASEB Science Research Conferences (SRC), Mechanisms in Plant Development
  • Place of Presentation: Saxtons River, Vermont (U.S.A.)
  • Year and Date: 2015-08-02
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] シロイヌナズナの葉の向背軸性の確立におけるAS1-AS2-ETT 経路を介したサイトカイニン合成遺伝子の制御 (2015)
  • Author(s): 小島晶子・石橋奈々子・香田佳那・小嶋美紀子・高橋広夫・榊原 均・町田泰則・町田千代子
  • 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（東京都世田谷区）
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] シロイヌナズナの葉の向背軸形成におけるAS1-AS2 によるKRP5 遺伝子発現の抑制機能の解明 (2015)
  • Author(s): 伊藤卓馬・中川彩美・石橋奈々子・高橋宏夫・小島晶子・町田泰則・町田千代子
  • 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（東京都世田谷区）
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] ケミカルバイオロジーによるシロイヌナズナの葉の向背軸形成に関わる因子の探索 (2015)
  • Author(s): 玉井元樹・中川彩美・伊藤卓馬・大賀一臣・高橋広夫・小島晶子・町田泰則・町田千代子
  • 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（東京都世田谷区）
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] シロイヌナズナの葉の向背軸極性分化におけるETT 下流因子IPT3 遺伝子の役割の解明 (2015)
  • Author(s): 香田佳那・石橋奈々子・小嶋美紀子・中川彩美・高橋広夫・榊原 均・町田泰則・町田千代子・小島晶子
  • 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（東京都世田谷区）
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] シロイヌナズナの葉の表・裏分化におけるAS2-AS1複合体と核小体の役割 (2014)
  • Author(s): 町田泰則・松村葉子・石橋奈々子・氣多澄江・小島晶子・町田千代子
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] シロイヌナズナの葉の発生分化のロバストネスを支えるAS1-AS2の機能解明 (2014)
  • Author(s): 中川彩美・高橋広夫・伊藤卓馬・玉井元樹・大河内俊貴・小島晶子・町田泰則・町田千代子
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] シロイヌナズナの葉の軸形成におけるETTIN制御ネットワークの解明 (2014)
  • Author(s): 中川彩美・高橋広夫・伊藤卓馬・小島晶子・町田泰則・町田千代子
  • Organizer: 日本植物学会第78回大会
  • Place of Presentation: 明治大学生田キャンパス（神奈川県川崎市）
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [Presentation] シロイヌナズナの葉の発生においてAS1・AS2はサイトカイニン合成を制御する (2014)
  • Author(s): 小島晶子・石橋奈々子・小嶋美紀子・高橋広夫・香田佳那・榊原均・町田泰則・町田千代子
  • Organizer: 日本植物学会第78回大会
  • Place of Presentation: 明治大学生田キャンパス（神奈川県川崎市）
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [Presentation] Chemical genetic analyses infer that AS1-AS2 controls cell division through ETTIN in leaf adaxial-abaxial and medio-lateral patterning (2014)
  • Author(s): Nakagawa A., Takahashi H., Ito T., Kojima S., Machida Y., Machida C.
  • Organizer: The 25th International Conference on Arabidopsis Research, ICAR2014
  • Place of Presentation: University of British Columbia Vancouver, Canada
  • Year and Date: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [Presentation] Knowledge-based bioinformatic analyses of microarrays predict that epigenetic regulator AS1- AS2 controls cell division through ETTIN in leaf adaxial-abaxial patterning (2014)
  • Author(s): Takahashi H., Nakagawa A., Ishibashi N., Kojima S., Machida Y., Machida C.
  • Organizer: The 25th International Conference on Arabidopsis Research, ICAR2014
  • Place of Presentation: University of British Columbia Vancouver, Canada
  • Year and Date: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [Presentation] ASYMMETRIC LEAVES1 (AS1) and AS2 regulate the expression of AtIPT3 through AUXIN RESPONSE FACTOR3/ETTIN function during leaf development in Arabidopsis thaliana. (2014)
  • Author(s): Kojima S., Takahashi H., Ishibashi N., Handayani A., Matsumura Y., Machida Y., Machida C.
  • Organizer: International Symposium on Auxins and Cytokinins in Plant Development
  • Place of Presentation: Prague, Czech Republic
  • Year and Date: 2014-06-29 – 2014-07-04
• [Presentation] AS2 and BOB1 synergistically regulate cytokinin levels and the establishment of leaf adaxial-abaxial polarity through the ETT/ARF3-IPT3 pathway in Arabidopsis thaliana. (2014)
  • Author(s): Ishibashi N., Kojima S., Kojima M., Sakakibara H., Takahashi H., Machida C. Machida Y.
  • Organizer: International Symposium on Auxins and Cytokinins in Plant Development
  • Place of Presentation: Prague, Czech Republic
  • Year and Date: 2014-06-29 – 2014-07-04
• [Remarks] 中部大学応用生物学部環境生物科学科 小島晶子研究室
  • URL: http://www3.chubu.ac.jp/faculty/kojima_shoko/
• [Remarks] 中部大学応用生物学部環境生物科学科 教員情報
  • URL: http://www.chubu.ac.jp/about/faculty/profile/0bb6a808c3a5036c19723c0437ccea8e66dba09f.html
• [Remarks] 中部大学 応用生物学部 環境生物科学科 小島研究室
  • URL: http://stu.isc.chubu.ac.jp/bio/public/Environ_Bio/labo/kojima_lab/index.html
• [Remarks] 中部大学 応用生物学部 環境生物科学科 教員情報
  • URL: http://www.chubu.ac.jp/about/faculty/profile/0bb6a808c3a5036c19723c0437ccea8e66dba09f.html
• [Remarks]