2021 Fiscal Year Annual Research Report
Regulation of Subcellular Localization of Cellulose Synthases during Cell Differentiation
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18K06289
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
國枝 正 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (90566077)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | セルロース合成酵素 / 細胞壁 / 細胞内局在制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物細胞壁の主要な構成成分であるセルロース微繊維は、セルロース合成酵素（CESA）によって細胞膜上で合成され、細胞の成長段階に応じて形成される一次細胞壁と二次細胞壁でのセルロース合成は、それぞれ独立したタイプのCESAが担っている。一次細胞壁と二次細胞壁のCESAが、細胞の分化状態によってどのように細胞膜上で入れ替わるのか、その制御メカニズムには不明な点が多い。本研究では、CESAの局在制御を担う因子を同定し、その機能解析を通して細胞壁形成の分子メカニズムを明らかにすることを目的とする。
本研究で細胞に発現させている蛍光タンパク質を融合させた一次細胞壁タイプのCESAについて、本年度に行った解析においてcesa変異体のrsw1の根端の肥大化異常を回復させたことから、当該融合タンパク質はCESAとして機能的であることが示された。したがって、輸送制御候補因子との推定結合モチーフ配列にアミノ酸置換変異を導入したCESAで細胞内動態異常が引き起こされた昨年度までの解析結果は、候補因子が実際にCESAの細胞内輸送制御を担っていることを強く支持している。一方、二次細胞壁形成への輸送制御候補因子の関与を検証するため、道管細胞の二次細胞壁を対象にして当該因子の遺伝子欠損変異体でその形成の様子を観察したが、顕著な異常は観察されなかった。しかしながら、当該輸送候補因子の機能を阻害する薬剤処理下で、伸長中の胚軸に対して木部道管細胞誘導系による二次細胞壁形成を促したところ、らせん状のパターンで形成されるべき二次細胞壁は観察できなかった。これら本研究によって得られた結果から、誘導系を利用することで起こる一次細胞壁から二次細胞壁の急激な形成の切り替えにおいては当該輸送候補因子がCESAの輸送制御を担い、通常の細胞分化においてはそれとは異なったCESAの輸送制御の仕組みが存在することが示唆された。
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