新規イメージング法とホームメイド薬剤による植物の不等分裂機構の解明

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K14753
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 植田 美那子 名古屋大学, 理学研究科(WPI), 特任講師 (20598726)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 植物受精卵 / ライブイメージング / 化合物スクリーニング

Outline of Annual Research Achievements

植物において、体軸の形成は受精卵の細胞内極性にまで還元されるが、受精卵を極性化させるしくみについては、これまでほとんど分かっていなかった。そんななか、私はシロイヌナズナの受精卵極性に必須の転写因子群を独自に見出し、これらを用いてライブイメージングや化合物スクリーニングを行うことで、受精卵を極性化させる分子メカニズムの理解を目指した。本年度は、シロイヌナズナのin vitro胚珠培養系と、組織深部の高精細な観察を可能とする二光子顕微鏡システムを組み合わせることで行った受精卵の内部動態の精緻なライブイメージングを行った。このライブイメージング系と、細胞骨格の特異的な阻害剤の投与実験を組み合わせることで得た成果を論文として公表するとともに（Kimata et. al., 2016）、多くの国内外の学会などでも発表した。また、藤研究機関に所属する化学者らが独自に作成した化合物群を用いてスクリーニングを行った結果、植物細胞の分裂を特異的に阻害する新規化合物を発見し、その成果も論文として公表した（Nambo et. al., 2016）。さらに、精細胞と卵細胞のそれぞれから受精卵に持ち込まれるSSPとHDG11/12が、WRKY2転写因子を介在することで協力し、受精卵でWOX8遺伝子の発現を誘導することで、受精卵の極性化と胚のパターン形成を制御するメカニズムも明らかにした。詳細な遺伝学的および生化学的解析を完遂した結果、論文発表に至った（Ueda et. al., 2017）。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

植物細胞の精緻なライブイメージング系を立ち上げ、それと化合物スクリーニングとの融合によって得た成果を既に論文として発表した。加えて、受精卵の極性化のメカニズムを明らかにした論文も2報、報告するに至った。

Strategy for Future Research Activity

当初の計画以上に研究が進展しているので、このまま受精卵極性の網羅的なライブイメージングや阻害剤の解析を続ける。

Causes of Carryover

ライブイメージングに立脚した化合物スクリーニングの結果、予想よりも早く有効な薬剤が見つかったので、その分、ライブイメージングに必要な消耗品（ガラスボトムディッシュなど）の使用量が想定よりも少量で済んだ。

Expenditure Plan for Carryover Budget

複数の阻害剤が得られたので、それらの標的分子の同定を行うための消耗品（質量分析試薬など）も多く必要となる。したがって、翌年度分として請求した助成金と合わせた金額をそれらの購入に充てる。

Research Products

• [Journal Article] Transcriptional integration of paternal and maternal factors in the Arabidopsis zygote. (2017)
  • Author(s): Ueda M, Aichinger E, Gong W, Groot E, Verstraeten I, Vu LD, De Smet I, Higashiyama T, Umeda M, Laux T.
  • Journal Title: Genes & Development Volume: 31 Pages: 617-627
  • DOI: 10.1101/gad.292409.116.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Cytoskeleton dynamics control the first asymmetric cell division in Arabidopsis zygote. (2016)
  • Author(s): Kimata, Y., Higaki, T., Kawashima, T., Kurihara, D., Sato, Y., Yamada, T., Hasezawa, S., Berger, F., Higashiyama, T., and Ueda, M.
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences Volume: 113 Pages: 14157-14162
  • DOI: 10.1073/pnas.1613979113
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Combination of synthetic chemistry and live-cell imaging identified a rapid cell division inhibitor in tobacco and Arabidopsis thaliana. (2016)
  • Author(s): Nambo M, Kurihara D, Yamada T, Nishiwaki-Ohkawa T, Kadofusa N, Kimata Y, Kuwata K, Umeda M, and Ueda M
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology. Volume: 57 Pages: 2255-2268
  • DOI: 10.1093/pcp/pcw140
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 植物の受精卵はどのように極性化するのか？ (2017)
  • Author(s): 植田美那子，木全祐資，栗原大輔，山田朋美，東山哲也
  • Organizer: 第58会植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学
  • Year and Date: 2017-03-16 – 2017-03-18
• [Presentation] Live-cell imaging of the intracellular dynamics underlying the zygote polarization in Arabidopsis (2016)
  • Author(s): Yusuke Kimata, Daisuke Kurihara, Takumi Higaki, Tomomi Yamada, Seiichiro Hasezawa, Tetsuya Higashiyama and Minako Ueda
  • Organizer: 27th International Conference on Arabidopsis Research (ICAR2016)
  • Place of Presentation: 慶州 (韓国)
  • Year and Date: 2016-06-29 – 2016-07-03
  • Int'l Joint Research / Invited