維管束幹細胞形成ロジックの多元的研究

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Multidimensional Exploration of Logics of Plant Development
• Project/Area Number: 25113004
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 伊藤 恭子 (大橋恭子) 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (90451830)
• Project Period (FY): 2013-06-28 – 2018-03-31
• Keywords: 植物 / 発生・分化

Outline of Annual Research Achievements

維管束幹細胞形成の分子機構を明らかにするために、鍵となる転写因子複合体LONESOME HIGHWAY-TMO5 LIKE1 (LHW-T5L1)の機能解析を行った。LHWとT5L1はいずれもbHLHタンパク質であり、ヘテロダイマーを形成して、転写因子として機能する。
今年度は、LHW-T5L1の下流遺伝子として単離されたACAULIS5（ACL5）を中心とした解析を進めた。まず、LHW-T5L1過剰発現体の表現型解析から、LHW-T5L1には維管束細胞の分裂を促進する機能に加えて、木部の分化を促進する機能があることが明らかとなった。次に、LHW-T5L1は、サーモスペルミン合成酵素をコードするACAULIS5 (ACL5)と、bHLH タンパク質をコードするSACL3の発現を共に正に制御することがわかった。また、ACL5によって合成されるサーモスペルミンが、LHW-T5L1の機能抑制に働くことがわかった。さらに、サーモスペルミンは、SACL3のタンパク質合成を促進することが示唆された。また、SACL3は、LHWと結合することで、LHW-T5L1の機能を抑制すると考えられた。これにより、「LHW-T5L1」→「ACL5/サーモスペルミン」→「SACL3」→「LHW-SACL3」からなるLHW-T5L1を起点としたネガティブフィードバック制御の存在が明らかになった。このネガティブフィードバック制御を通して適切に分化の進行を調節することが、根の成長や幹細胞の維持に重要であることが示唆された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今年度は、維管束幹細胞形成機構の一端であるサーモスペルミンを介した自己制御機構について明らかにすることができた。また、その内容を学術誌に発表した。以上のことから、今年度の研究の達成度は高いと判断した。

Strategy for Future Research Activity

LHW-T5L1制御下には維管束幹細胞形成に関してまだ明らかになっていない機構の存在が示唆されるため、LHW-T5L1下流制御因子のさらなる解析を進める。また、LHWおよびT5L1のゼニゴケホモログの解析を進める。ゼニゴケにおいて、ホモログ遺伝子の発現解析、過剰発現体や機能欠損体の詳細な解析を行う。さらに、維管束幹細胞形成時のメタボローム解析から、維管束幹細胞に特異的な物質を見出し、その機能の解析を行う。

Research Products

• [Journal Article] The Naming of Names: Guidelines for Gene Nomenclature in Marchantia. (2016)
  • Author(s): Bowman, J. L., Araki, T., Arteaga-Vazquez, M. A., Berger, F., Dolan, L., Haseloff, J., Ishizaki, K., Kyozuka, J., Lin, S., Nagasaki, H., Nakagami, H., Nakajima, K., Nakamura, Y., Ohashi-Ito, K., Sawa, S., Shimamura, M., Solano, R., Tsukaya, H., Ueda, T., Watanabe, Y., Yamato, K. T., Zachgo, S., Kohchi, T.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. Volume: 57 Pages: 257-261
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv193
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A Negative Feedback Loop Controlling bHLH Complexes Is Involved in Vascular Cell Division and Differentiation in the Root Apical Meristem. (2015)
  • Author(s): Katayama, H., Iwamoto, K., Kariya, Y., Asakawa, T., Kan, T., Fukuda, H. and Ohashi-Ito, K.
  • Journal Title: Current Biology Volume: 25 Pages: 3144-3150
  • DOI: 10.1016/j.cub.2015.10.051
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 維管束初期形成における道管前駆細胞の役割 (2015)
  • Author(s): 伊藤(大橋)恭子
  • Journal Title: 化学と生物 Volume: 53 Pages: 578-579
• [Presentation] A negative feedback loop controlling LONESOME HIGHWAY-T5L1 is involved in vascular cell division and differentiation. (2016)
  • Author(s): Kyoko Ohashi-Ito, Hirofumi Katayama, Kuninori Iwamoto, Yuka Kariya, Tomohiro Asakawa, Toshiyuki Kan, Hiroo Fukuda
  • 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 – 2016-03-20