2019 Fiscal Year Annual Research Report
Regulatory mechanism of growth polarity of plant cells by NIMA-related kinases
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16K07403
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
本瀬 宏康 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (70342863)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 植物細胞 / 伸長極性 / NIMA関連キナーゼ / 微小管 / チューブリン / シロイヌナズナ / ゼニゴケ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物は分裂組織から新たな細胞を生み出し、様々な形態の器官を形成する。この時、個々の細胞がどの方向にどれくらい成長するのかが重要であるが、その機構は不明のままである。本研究では、細胞骨格の微小管による、植物細胞の伸長極性制御機構を明らかにするため、NIMA関連キナーゼに着目し、その機能を詳細に解析した。シロイヌナズナには７つのNIMA関連キナーゼ（NEK1ー7）が存在し、それぞれ組織特異的な発現パターンを示すことを明らかにした。７つのNEKのうち、NEK6が中心的な機能を果たしている。NEK6は、微小管の退縮末端に局在し、微小管を構成するチューブリンの５つのアミノ酸をリン酸化して、余分な変形した微小管を脱重合することを明らかにした（Takatani et al. 2017 Sci. Rep.）。植物が成長するのに伴って、細胞や器官の表面に張力が生じるが、微小管はこの張力方向に配向し、セルロース微繊維を同方向に沈着させて力学的強度を高める。NEK6は、この微小管の張力応答を抑制し、局所的な形のゆがみが増幅されないようにすることで、器官や細胞の成長をスムーズにすることがわかった（Takatani et al. 2020 Current Biology）。この仕組みは植物の姿勢制御に重要である。
また、NEKによる細胞伸長制御は、基部陸上植物のゼニゴケにおいても存在し、陸上植物に広く保存された機構であることを明らかにした（Otani et al. 2018 Development）。ゼニゴケのMpNEK1は仮根先端の微小管に局在し、チューブリンをリン酸化して微小管の再編成を引き起こし、仮根細胞の成長方向を安定化させると考えられる。
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