Study of the mechanisms of PIN cluster formation, a crucial phenomenon in polar auxin transport

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H03286
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44040:Morphology and anatomical structure-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Naramoto Satoshi 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (30612022)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 細胞極性 / 体軸 / オーキシン / PIN

Outline of Final Research Achievements

Body axis formation is a phenomenon that underlies morphogenesis in living organisms. The body axis of a plant is defined by the polar localization of the auxin efflux carrier PIN in the cell, and a model in which PIN is continuously transported in vesicles to a specific site has been proposed. On the other hand, I found that PIN forms multimeric clusters which do not undergo diffusion or endocytosis. I have also identified a MAB4 protein that is responsible for the formation of PIN clusters. In this study, I performed a detailed analysis of PIN and MAB4 proteins. I discovered that PIN and MAB4 can interact with each other. I also found that PIN clustering plays an important role in the polar localization of PIN. Finally, I also found that PIN cluster formation is conserved phenomenon among land plants.

Free Research Field

植物発生細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

体軸形成は、生物の形態形成を支える現象のひとつである。植物では、オーキシンの極性輸送により体軸が形成されるが、その輸送方向は、オーキシン排出担体PINの細胞における偏在によって規定されている。そのため、本研究によりPINの局在化機構を解明することは、植物の形態形成を理解する上で重要である。とりわけ、植物の多様な形態がどのように進化してきたかを明らかにすることにも繋がることから、学術上極めて重要である。また、本研究により得られる知見は、オーキシンの流路制御などの方策をもたらしうることから、植物形態のデザイン化などの農業利用の方策の礎となると考えられる。