Study on the function of intermediate filaments in plant cells

• Project/Area Number: 16K14728
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Cell biology
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: Kaneta Tsuyoshi 愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 講師 (70301752)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2018: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2017: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2016: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
• Keywords: 細胞骨格 / 中間径フィラメント / 植物細胞 / 細胞周期 / タバコBY-2細胞 / シロイヌナズナ / 微小管 / タイムラプス解析

Outline of Final Research Achievements

Intermediate filaments (IFs) are kinds of major cytoskeletons in animal cells. While, their existence in plant cells has not been definitively concluded. In this study, the Arabidopsis gene was selected as a candidate gene for a protein constituting IF in plant cells. This protein has a large α-helix as well as the IF protein motif indispensable for maintaining the structures of IF. Thus, we named this protein as Intermediate Filament Motif Protein 1 (IFMoP1). The localization of IFMoP1 was examined in IFMoP1-expressing tobacco BY-2 cells, this protein exhibited cytoskeleton-like flexible filamentous structures in plant cells and co-localized with microtubules, except for forming filamentous structures.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

真核細胞において細胞骨格は、細胞の形態維持や運動、輸送などを担う重要な構造体である。細胞骨格を形成する主要な3種類のタンパク質線維のうち、IFは、植物細胞ではその存在の有無が明確にされていない。本研究では、植物のIFを形成するタンパク質の候補としてIFMoP1を見い出した。また、動物細胞でIFは細胞や組織の形態維持という重要な役割を担っている。しかし、植物では細胞の形態は堅い細胞壁によって維持されていることから、植物細胞のIFには、動物細胞のものとは異なる役割があると推測され、IFの新規の機能を見い出せる研究につながる可能性がある。

Research Products

• [Journal Article] Cell cycle dependent dynamics of a plant intermediate filament motif protein with intracellular localization related to microtubules (2020)
  • Author(s): Hikaru Utsunomiya, Masayuki Fujita, Fumio Naito, Tsuyoshi Kaneta
  • Journal Title: protoplasma Volume: - Issue: 5 Pages: 1387-1400
  • DOI: 10.1007/s00709-020-01512-1
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 形質転換タバコ培養細胞におけるシロイヌナズナ中間径フィラメントモチーフタンパク質の細胞周期依存的な局在変化とホモログの発現 (2019)
  • Author(s): 山下瞳、宇都宮輝、金田剛史
  • Organizer: 第60回日本植物生理学会年会（Japan-Taiwan Plant Biology JTPB 2019 合同開催・名古屋）
• [Presentation] 細胞周期を同調化したタバコBY-2細胞における植物の中間径フィラメントモチーフタンパク質の局在の変化 (2017)
  • Author(s): 宇都宮輝、藤田真幸、金田剛史
  • Organizer: 第58回 日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学（鹿児島県・鹿児島市）
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] 植物細胞において中間径フィラメントモチーフタンパク質の局在は細胞周期依存的に変化する (2017)
  • Author(s): 宇都宮輝、金田剛史
  • Organizer: 中国四国地区生物系三学会合同大会（中国四国植物学会第74回大会・高知）
• [Presentation] シロイヌナズナの中間径フィラメントモチーフタンパク質が形成する構造の細胞周期依存的な変化 ―タバコBY-2細胞の細胞周期の同調法を利用した解析― (2016)
  • Author(s): 宇都宮輝、金田剛史
  • Organizer: 中国四国地区生物系三学会合同大会（中国四国植物学会第73回大会）
  • Place of Presentation: ビッグシップ米子コンベンションセンター（鳥取県・米子市）
  • Year and Date: 2016-05-15
• [Remarks] 愛媛大学 理学部 植物形態学研究室
  • URL: http://bio.sci.ehime-u.ac.jp/morphol/
• [Remarks] 愛媛大学 理学部 生物学科 植物形態学研究室ホームページ内
  • URL: http://bio.sci.ehime-u.ac.jp/morphol/