2016 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Determining the principles of the birth of new plant species: molecular elucidation of the lock-and-key systems in sexual reproduction |
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| Project/Area Number |
16H06465
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
東山 哲也 名古屋大学, 理学研究科(WPI), 教授 (00313205)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金岡 雅浩 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (10467277)
Bode Jeffrey 名古屋大学, トランスフォーマティブ生命分子研究所, 客員教授 (90727900)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 受精 / 花粉管 / 種間障壁 / リガンド・レセプター / ペプチド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) 花粉管誘引におけるLURE およびその受容体複合体の作動実態解明：トレニア、シロイヌナズナ、および各近縁種でのドメインスワッピング、ミューテーション解析、非天然のダウンサイズLURE の作製を進めた。その結果、LUREの特定の部分配列が種の認証に重要な役割を果たすことが明らかとなった。また、シロイヌナズナのLURE1とPRK6の相互作用および花粉管誘引に重要なアミノ酸の同定に成功した。これらの成果の一部は投稿準備中、また一部は投稿中である。また、化学合成によるAMORの構造活性相関を明らかにし、発表した（Jiao et al., Plant Physiol.）
(2) 精細胞放出における鍵と鍵穴分子の同定および動態解明：候補遺伝子として多重遺伝子が見出されてきたため、その解析のためにシロイヌナズナで高効率にゲノム編集を行う技術を開発し、発表した（Tsutsui and Higashiyama, Plant Cell Physiol.）。多くのリクエストが届いており、特許を取得し製品化を検討するとともに、アカデミア向けにAddgeneから配布を開始した。
(3) 種の壁の理解：トレニアにおける独自のゲノムデータベースをもとにLURE受容体候補をリストアップし、解析を進めた。また、シロイヌナズナにおいて受精・初期発生過程に関する研究を進め、複数の論文として発表した（Kasahara et al., Science Adv.; Kimata et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
LURE1とPRK6の鍵と鍵穴の構造の解析を進め、相互作用および花粉管誘引に重要なアミノ酸の同定に成功し、初年度から論文投稿に至った。また、全く別のアプローチから、LUREと受容体の種認識に重要なアミノ酸の同定にも至り、投稿準備中である。さらにLUREのシグナリング経路の活性化を担う糖鎖AMORの構造活性相関を行い、論文発表に至った。その他、複数の論文発表に至るなど、研究は当初の計画以上に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
以下の計画に基づいて研究を進める。(1) 花粉管誘引におけるLURE およびその受容体複合体の作動実態解明：AtLURE1.2およびPRK6の共結晶構造を解き、原子レベルでの鍵と鍵穴の作動機構と、重要なアミノ酸を明らかにする。一方で、化学合成や種間キメラペプチドの作製などにより、LUREの種特異的活性の理解を進める。(2) 精細胞放出における鍵と鍵穴分子の同定および動態解明：糖鎖に着目した研究を進めながら、このステップをリアルタイムに解析できる実験系の確立を試みる。(3) 種の壁の理解；種間障壁の打破による異質倍数体ハイブリッドの作出：効率的なリガンドレセプターペアの探索法確立を目指す。トレニア（キク類；シソ目）とシロイヌナズナ（バラ類；アブラナ目）のペアをモデル系と位置付け、それぞれの種認識機構の理解を進める。
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