2022 Fiscal Year Annual Research Report
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21J20987
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
吉田 真理 名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2024-03-31
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| Keywords | キネシン / 微小管 / ARK / 細胞内輸送 / オルガネラ / ヒメツリガネゴケ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
物におけるオルガネラ輸送メカニズムを解明するため、モデル陸上植物ヒメツリガネゴケを用いたプラス端方向性キネシンARKの研究を続行した。まず、精製したARKはin vitroで微小管上を連続して歩行した。CRISPR/Cas9システムを利用して樹立されたARK変異体の解析により、ARKは核、葉緑体、ミトコンドリアなどの巨大なオルガネラや、分泌小胞の動きや配置に関わることがわかった。これらは、微小管上の歩行能力を持たない変異を導入したARKではレスキューされなかったため、オルガネラの配置がARKの歩行活性に依存するメカニズムで行われていることが示唆された。また、ARKのテール領域に存在するARMリピートを持たない変異コンストラクトは表現型をレスキューしなかった。加えて、ARMリピートのみのコンストラクトが核周辺に局在したことと、その過剰発現により核の動きが阻害されたことから、ARKがARMリピートによって積荷の認識と結合を行なっていることが推測された。次に、ARK変異体のもう一つの表現型である深刻な成長異常の原因を調査したところ、変異体の細胞先端では細胞極性に重要だと考えられるRopGEFの局在に異常が見られることがわかった。RopGEFをARKに融合し、強制的に先端局在化することによって成長異常がレスキューされたことから、ARKによる輸送がRopGEFの局在化を介して植物の正常な成長に機能を果たしていることがわかった。以上の結果をまとめると、ARKは多様な積荷を輸送し、植物の成長に重要な働きを持つ順行性トランスポーターであることがわかった。この結果は、Nature Plants誌にアクセプトされた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
植物において複数の積荷を微小管依存的に輸送する輸送モーターを同定することができた。一方、微小管とオルガネラの相互作用メカニズムについてはまだ不明な点が多いため、来年度以降さらに研究を行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究で、核をはじめとするオルガネラが微小管依存的に輸送されることがわかった。しかし、植物における微小管と核の相互作用メカニズムについては不明な点が多い。そこで、動物細胞で核膜と微小管をつなげる役割を持つLINC複合体に着目し研究を行うこととした。まずは、LINC複合体を構成するSUNタンパク質の植物ホモログについて、逆遺伝学的な機能解析を行う。現在、ヒメツリガネゴケに４つ存在するSUNホモログのうち、SUN1, SUN2のそれぞれの機能欠損変異体を解析中である。今後は、より詳細なライブセルイメージングを用いて、核の移動と細胞分裂におけるSUNの役割について研究していく予定である。
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