2015 Fiscal Year Annual Research Report
Study of extracellular information-processing mechanism via cytoskeletal regulation
| Project Area | Plant cell wall as information-processing system |
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| Project/Area Number |
24114007
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
馳澤 盛一郎 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (40172902)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | 細胞壁 / 細胞骨格 / イメージング / 画像定量解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本計画研究では表層微小管をはじめとする細胞骨格に着目し、細胞壁の構造変化との関係を定量的な観点から検証を実施した。
（１）GFP-tubulin発現株を用いてシロイヌナズナ子葉表皮組織における表層微小管を撮像し、垂層方向の表層微小管の密度を定量評価した。その結果、細胞の三又部では細胞湾曲部に比べて微小管が有意に疎らになる様子が観察された。この微小管の局在は界面方程式による細胞壁動態モデルによる予測結果と合致した。
（２）GFP-PATROL1とRFP-tubulinを発現するシロイヌナズナの観察から、GFP-PATROL1により標識されるドット状構造は表層微小管と部分的に共局在することがわかった。また、トランケート型PATROL1をタバコBY-2細胞に異種発現させて局在を解析したところ細胞膜直下の局在に関わる責任領域がN末端領域に含まれることが推定された。
（３）タバコ培養細胞BY-2と野菜類軟腐細菌 Erwinia carotovora の培養濾過液の組み合わせによる免疫応答に関連した細胞死誘導のモデル実験系を新たに確立した。このモデル系を用いて液胞膜の構造変化と液胞崩壊の詳細な観察を行ったところ、細胞死過程で液胞形状の単純化は起こるものの、液胞の崩壊は細胞死の後に起こることを新たに見出した。このことから，細胞死過程における液胞形状の単純化は，従来考えられていたように細胞死を引き起こす液胞破裂の準備ではなく、別の意義を持つ可能性が示唆された。
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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
上記の通り、全体として研究は計画通りに順調に進行しており、新学術の他の班員との研究連携もますます盛んである。今年度が最終年度に当るが、当初の目的を充分完遂見込みであり、さらに関連研究から想定外の進展もみられている。また、これらの成果の一部は既にNature Communications誌、Current Biology誌など、また今年度もScientific Reports誌などの評価の高い専門誌に掲載され、さらに多くの成果報告が発表予定である。このように、本計画に関しては当初計画していた以上の成果が得られているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度までと同様に、組織レベルの解析と細胞レベルの解析を並行して実施する。
組織レベルの解析として、（１）これまでに我々はシロイヌナズナ子葉表皮組織を用いて、細胞壁の湾曲形成を経時的に追跡する観察系を確立し、セルラーゼ処理およびkor1/rsw2変異体を用いてセルロース量が低減した細胞壁の湾曲を画像解析技術により定量的に評価してきた。本計画研究では、表皮細胞の細胞壁湾曲形成における表層微小管の役割を検討するとともに、数理モデル解析により細胞壁が湾曲する機構を統合的に理解することを目指す。細胞レベルの解析として、（２）膜輸送因子PATROL1と表層微小管の関係を明らかにする。これまで、PATROL1はH+-ATPaseであるAHA1を細胞膜へ局在化させて孔辺細胞と副細胞の間で水とイオンのシャトル輸送を調節することで、気孔開閉を制御することを報告してきた。また、GFP-PATROL1の局在が微小管阻害剤処理によって著しく変化することを見出しており、表層微小管およびGFP-PATROL1のドット状構造との共局在を定量的に評価する。
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[Presentation] コケ植物にみられるニッチ戦略のための細胞分化2015
Author(s)
野村俊尚,若崎眞由美,上原由紀子,吉田拓広,小嶋美紀子,豊岡公徳,持田恵一,櫻井哲也,馳澤盛一郎,榊原均
Organizer
日本植物学会第79回大会
Place of Presentation
朱鷺メッセ:新潟コンベンションセンター（新潟県新潟市）20
Year and Date
2015-09-06 – 2015-09-08
