2014 Fiscal Year Annual Research Report
植物の器官原基形成初期過程における細胞分裂の制限機構と基本RNA代謝の役割
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25291057
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
杉山 宗隆 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (50202130)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 温度感受性突然変異体 / 細胞分裂 / シロイヌナズナ / シュート再生 / 側根原基 / ミトコンドリア / リボソームRNA / RNA代謝 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シロイヌナズナの〔1〕側根原基形成時における内鞘細胞の不等分裂の制限機構と〔2〕シュート再生過程で不定芽原基が形成される際の細胞分裂域の制限機構について、以下の通り研究を実施した。
〔1〕に関しては、高温で帯化側根を形成する変異体rrd1、rrd2、rid4（TDF変異体と総称）の解析から、PPRタンパク質のRRD2、RID4によるRNA編集との連動のもと、PARN様タンパク質のRRD1がミトコンドリアmRNAのポリA分解にはたらき、呼吸活性の調節を介して、内鞘細胞の不等分裂の終結を制御している、と推定している。本年度は新たに、ポリA付加酵素（PAP）のAGS1がどのTDF変異体の温度感受性にも関わっていることを突き止めた。この結果は、ポリA付加・分解のバランスの重要性を示しているだけでなく、RNA編集不全がポリA依存的代謝を介して生理的影響を及ぼすことを示唆しており、その点で注目される。また、帯化根形成率が著しく高まる呼吸阻害剤処理条件を見出し、不等細胞分裂の調節に関わる新たな変異体を探索するため、この現象を利用したスクリーニング法を開発した。このほか、酸素濃度イメージングシステムを用いて側根原基形成時の呼吸活性を測定する準備として、諸条件の検討を行った。
〔2〕に関しては、プレrRNAプロセッシングに異常を示す温度感受性変異体rid2とrid3に加えて、rid2抑圧変異体として単離したANAC082の変異体sriw1を用い、rRNA生合成とANAC082、不定芽形成時の細胞分裂制御の関係を調べた。昨年度までに、rRNA生合成不全によりCUC・STM経路の昂進や不定芽原基の細胞分裂域の拡大が起きること、これらの異常がANAC082に依存することなどを明らかにしていたが、一部データが不完全なところもあった。本年度はこれを補完する定量的解析を行い、各変異のANAC082発現等に対する影響を確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本課題では〔1〕側根原基形成時における内鞘細胞の不等分裂の制限機構と〔2〕シュート再生過程で不定芽原基が形成される際の細胞分裂域の制限機構を解析対象としているが、本年度は〔2〕については前年度の研究を補完する解析に留め、〔1〕で研究の障害となっていた難題の解決に注力した。具体的には、（a）ags1・TDF二重変異体解析における遺伝的背景の違いに起因する影響の問題、（b）呼吸阻害剤処理下で帯化側根を形成しない変異体を単離するためのスクリーニングにおける帯化率の歩留まりの問題、（c）組換えRRD1タンパク質の調製の問題、（d）側根形成時の呼吸活性測定方法の問題である。このうち（a）については完全に解決し重要な新知見が得られたが、（b）～（d）は予想以上の難題で検討に時間がかかり、決着を見なかった。ただ最終的には（b）と（d）はほぼ解決し、（c）も9残基のAspをRRD1のC末端に付加して可溶性を高めることで解決の糸口を掴んだので、新年度には研究が進むと考えている。なお、これらの問題の検討に時間と労力を費やしたため、〔1〕に関連して計画していたミトコンドリアmRNAの編集やポリAテイルの解析には十分に手が回らず、新年度に持ち越しとなったほか、〔2〕の方で計画していたRID3やANAC082などの遺伝子の発現制御シス領域に関わる解析は着手を見送った。
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| Strategy for Future Research Activity |
〔1〕側根原基形成時における内鞘細胞の不等分裂の制限機構に関しては、引き続きTDF変異体を利用して研究を行う。これまでの研究から、RRD2、RID4によるRNA編集、AGS1によるポリA付加、RRD1によるポリA分解が関係し合うミトコンドリアmRNAの代謝が、呼吸活性の調節を介して、不等分裂の終結を制御している、という構図が見えてきている。今後は遅れている計画を中心に研究を進め、この構図を検証していく。とくに変異体のミトコンドリアmRNAの末端構造解明、RRD2とRID4の標的RNA編集部位の特定を優先する。また、呼吸と不等分裂終結制御とをつなぐ手掛かりを得るため、呼吸阻害剤で処理しても側根が帯化しない変異体を単離する。併せて、側根形成時の呼吸活性に関し、酸素濃度イメージングシステムを用いた解析を行う。RRD1については、ポリA分解活性の直接的検出も試みる。
〔2〕シュート再生過程で不定芽原基が形成される際の細胞分裂域の制限機構に関しては、rRNA生合成不全変異体rid2とrid3を主な材料とし、転写因子ANAC082に注目しつつ、またrgd3変異体も併用して解析を進める。これまでに、シュート再生過程におけるCUC1、STM、RID2、RID3、ANAC082の発現・機能と細胞分裂の関係については、大体のところがわかってきている。今後はなおデータが不十分な部分を補うとともに、これらの遺伝子とbTAF1をコードするRGD3との関連を新たに調べる。以前の解析により、RGD3がCUC1やSTMの発現、不定芽原基形成時の細胞分裂に対し、RID3とは正反対の役割をもつことが示唆されていたが、出芽酵母で行われたbTAF1相当因子の研究から、RGD3がプレrRNA転写や核小体形成に関与する可能性が出てきたので、これについて検討し、結果によってはRGD3を加えて、rRNA生合成と細胞分裂の制御ネットワークの見直しを行う。
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Research Products
(6 results)
