ウリ科植物の巻きひげ形成におけるTCP転写因子の情報伝達機構

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K05583
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 水野 真二 日本大学, 生物資源科学部, 講師 (30466164)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 上吉原 裕亮 日本大学, 生物資源科学部, 講師 (00758394)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 巻きひげ / 転写因子 / 情報伝達機構

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、ウリ科植物の巻きひげ形成機構を明らかにするため、メロンのCmTCP1転写因子を介した情報伝達機構の解析を進めている。
令和3年度はCmTCP1と相互作用する転写因子として単離されたTF-X（仮称）を中心に解析を行った。これまでに、メロン巻きひげ原基におけるTF-X遺伝子の発現時期の大部分がCmTCP1遺伝子とオーバーラップしていることがin situハイブリダイゼーション法により確認され、また、いずれのタンパク質も核へ局在することがアグロインフイルトレーション法によって確認されたことから、CmTCP1とTF-Xの相互作用が時間的・空間的に可能なことが明らかとなった。
また、CmTCP1タンパク質の機能を明らかにするため、同タンパク質の全長およびドメイン別の転写活性化能およびタンパク質間相互作用能を、真核生物の細胞内におけるレポーターアッセイにより評価した。その結果、CmTCP1はDNA結合に係るTCPドメインの周辺領域が、転写活性化や相互作用において重要な働きを持つことが明らかとなった。
さらに、アグロバクテリウム法でCmTCP1を過剰発現するメロン組換えカルスを作製し、閉鎖型の人工気象器で培養し、遺伝子機能評価のための組換え植物体の作出を継続している。また、ウリ科以外の植物にCmTCP1遺伝子を導入する異種発現実験も進めており、モデル植物のシロイヌナズナでは約30個体の組換え体を人工気象器で栽培し、表現型評価用の種子を採種した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

CmTCP1とTF-Xの機能解析および発現部位の解析は順調であり、当初計画の酵母を用いたレポーターアッセイが予定より早く終了したことで、現在は植物細胞でのアッセイにも取り組んでいる。一方、CmTCP1やその相互作用因子についてin vitro結合実験やリン酸化実験を行うため、大腸菌や植物細胞等による供試タンパク質の合成を試みているものの、合成量の少なさや不溶化の問題がみられたことから、発現誘導条件を検討しているところである。組換え植物体の作製と表現型評価については、人工気象器の利用により概ね計画どおりに推移している。

Strategy for Future Research Activity

CmTCP1と相互作用する転写因子として単離されているタンパク質リン酸化酵素PK-Y（仮称）についても、TF-Xと同様の解析を進める。また、CmTCP1遺伝子を導入した植物細胞をRNA-seq解析に供すことで、CmTCP1の制御下で発現変動する遺伝子群を同定し、巻きひげ形成における情報伝達機構の解明を多角的に進める予定である。