細胞伸長制御機構における蛋白質-蛋白質相互作用の解明

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13206080
• Research Institution: Okazaki National Research Institutes
• Principal Investigator: 金 きょん泰 岡崎国立共同研究機構, 統合バイオサイエンスセンター, 助手 (00321844)
• Keywords: 葉の発生 / 細胞伸長制御 / 蛋白質-蛋白質相互作用 / 細胞質表層微小管 / Two-hybridシステム / Microarray / 分子遺伝学

Research Abstract

<背景と目的>
葉の発生における細胞伸長制御機構を解明することは、植物の形、多様化の仕組みの理解に必須である。これまでに私は、アラビドプシスの葉細胞の極性伸長を司るANならびにROT3両遺伝子のクローニングに成功した。興味深いことにこれら遺伝子は、共に植物界に特異的な遺伝子族を成すことが判明した。そのうち葉の幅方向への細胞伸長は、蛋白質-蛋白質相互作用を介した重要な調節因子であるAN遺伝子によって制御されると考えられた。これらの成果を受け、多細胞生物の形を左右する新たな細胞極性伸長制御機構、すなわちタンパク質の相互作用を通じた制御機構の解明を目的とする。
<研究成果>
AN::GFP融合蛋白質の作成とその細胞内の局在解析、two-hybrid解析用のライブラリの作成、およびマイクロアレー解析による標的遺伝子および下流調節因子の単離などが済んでいる。予想される標的遺伝子のうち、zinc-finger protein,bHLHのような転写因子およびfimbrin-like proteinなどのactin制御因子については、現在それらのトランスジェニック植物を作成し、機能解析を行なっている。また研究計画のうち、蛋白ム蛋白相互作用に重要な役割を果たすAN蛋白質のホモダイマー形成を調べた結果、AN蛋白質は単独ではなくホモダイマー形成し、他の蛋白質と結合することが明らかになった。未知のAN蛋白質のC末端の配列がホモダイマー形成に必須であることが判明し、新たな制御システムの解明が期待される。また、AN蛋白質のtranscriptional co-repressorとしての機能を知るため、E1A subunitとの蛋白質の相互作用を調べている。さらに、多細胞生物における蛋白質相互作用に関する共通的な機能の解析のため、朝顔、ゼニゴケ、ヒメツリガネゴケからAN遺伝子のホモログ遺伝子の単離に成功し、その機能の解析を進めている。以上の成果の一部をまとめ、論文報告済みである(Kim et al.EMBO J.)。
<考察>
本研究では分子遺伝学的及び生化学的アプローチという広範囲にわたる視点から行ない、ANタンパクと相互作用する因子の単離だけでなく標的遺伝子の単離とその解析を通じ、細胞伸長制御機構に関する総合的な解析を行なった。その結果、AN遺伝子は転写制御因子としてタンパク質の相互作用を通じ、細胞伸長制御機構において重要な役割をする基本因子であると考えられる。

Research Products

• [Publications] Kim, G.-T. et al.: "The ANGUSTIFOLIA gene of Arabidopsis, a plant CtBP gene, regulates leaf-cell expansion, the arrangement of cortical microtubules in leaf cells and expression of a gene involved in cell-wall formation"EMBO Journal. 21(6)(in press). (2002)
• [Publications] Kim, G.-T.: "Genetic control of leaf expansion"Plant Morphology. 13(1). 77-83 (2001)
• [Publications] Kim, G.-T., Tsukaya, H.: "Regulation of the Biosynthesis of Plant Hormones by Cytochrome P450s"Journal of Plant Research. (in press). (2002)