2018 Fiscal Year Annual Research Report
Establishment of planar polarity for plant cell morphogenesis
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16KT0170
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
青山 卓史 京都大学, 化学研究所, 教授 (80202498)
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2016-07-19 – 2019-03-31
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| Keywords | 細胞極性 / リン脂質シグナル / PIP5K / ROP GTPase / 植物細胞形態形成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物細胞の形態は個々の細胞機能を構造面から支えるだけでなく、組織や器官の形態を決定するための要素となる。細胞形態形成過程において、細胞極性の確立は植物細胞の複雑かつ精緻な形態を生み出すために欠かせない過程であり、その機構を解明することは真核細胞全般の形作りを理解する上でも有用である。本研究では、根毛細胞形態形成の初期過程に起こる平面内極性の確立に焦点を当て、細胞膜上のシグナル因子で構成されるその分子メカニズムを明らかにしようと試みた。 根毛は根の表皮細胞の表面の特定部分が先端成長することにより生み出される。シロイヌナズナの根毛形成過程では、最初にバルジと呼ばれる突起が表皮細胞表面上の根端付近に形成される。そのバルジ形成位置の決定、すなわち平面内極性の確立に関して、ホスファチジルイノシトール5ーキナーゼ(PIP5K)、 PIP5Kにより産生されるホスファチジルイノシトール4,5二リン酸(PIP2)、および植物のRhoファミリーGタンパク質であるROPによるフィードフォワードループを中心とする平面内極性確立のための分子メカニズムのモデルを構築した。平成30年度では、シロイヌナズナの根表皮の非根毛細胞において本来発現していないPIP5K3およびROP2について、それらの蛍光タンパク質融合タンパク質を人為的に共発現させることにより、バルジ形成のための平面内極性の確立が部分的に進行するかどうかを検証した。その結果、mCherry-ROP2は主に細胞膜に局在するのに対して、PIP5K3-YFPは主に核に分布し、それらの物理的相互作用は見られなかった。一方、mCherry-ROP2の細胞膜局在性はPIP2の存在密度が高いとされる細胞膜基部面および根端面で強く、ROP2とPIP2の相互作用の存在が示唆された。
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