環境刺激による細胞リプログラミング制御

• 研究領域: 植物の成長可塑性を支える環境認識と記憶の自律分散型統御システム
• 研究課題/領域番号: 15H05961
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 杉本 慶子 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, チームリーダー (30455349)
• 研究期間 (年度): 2015-06-29 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 92,040千円 (直接経費: 70,800千円、間接経費: 21,240千円); 2019年度: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2018年度: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円); 2017年度: 19,890千円 (直接経費: 15,300千円、間接経費: 4,590千円); 2016年度: 19,890千円 (直接経費: 15,300千円、間接経費: 4,590千円); 2015年度: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
• キーワード: エピジェネティックス / ヒストン修飾 / 細胞リプログラミング / 傷害ストレス / シロイヌナズナ / 全能性 / 細胞記憶

研究成果の概要

植物では一旦分化した細胞が傷害ストレスなどの過酷な環境刺激に応答して脱分化、再分化するが、その分子機構には未解明な点が多い。本研究では、植物がいかに環境ストレスを受容、伝達し、クロマチン状態によって規定される細胞記憶をリセットすることにより細胞リプログラミングを誘導するのかの解明を進めた。植物細胞のリプログラミングを引き起こすには、ヒストンのアセチル化によってクロマチン構造を変化させることが重要であることを発見した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

環境刺激によって個々の細胞の記憶が可塑的に制御される分子機構を明らかにすることで、植物の多元的な環境応答システムの理解を進めることができる点に学術的意義がある。これまで再生が困難であった植物種でも、ヒストンのアセチル化を人為的に操作することで効率よく細胞リプログラミングを誘導し、再生しやすくすることが期待される。

研究成果

• [国際共同研究] Sainsbury Lab Cambridge University(英国)
• [国際共同研究] Sainsbury Lab Cambridge University(英国)
• [国際共同研究] University of California, Davis(米国)
• [国際共同研究] Sainsbury Lab Cambridge University(英国)
• [国際共同研究] Sainsbury Lab Cambridge University(United Kingdom)
• [国際共同研究] IISER(India)
• [雑誌論文] AT-Hook Transcription Factors Restrict Petiole Growth by Antagonizing PIFs (2020)
  • 著者名/発表者名: Favero David S.、Kawamura Ayako、Shibata Michitaro、Takebayashi Arika、Jung Jae-Hoon、Suzuki Takamasa、Jaeger Katja E.、Ishida Takashi、Iwase Akira、Wigge Philip A.、Neff Michael M.、Sugimoto Keiko
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 30 号: 8 ページ: 1454-1466
  • DOI: 10.1016/j.cub.2020.02.017
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Histone acetylation orchestrates wound-induced transcriptional activation and cellular reprogramming in Arabidopsis (2019)
  • 著者名/発表者名: Rymen Bart、Kawamura Ayako、Lambolez Alice、Inagaki Soichi、Takebayashi Arika、Iwase Akira、Sakamoto Yuki、Sako Kaori、Favero David S.、Ikeuchi Momoko、Suzuki Takamasa、Seki Motoaki、Kakutani Tetsuji、Roudier Fran?ois、Sugimoto Keiko
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 2 号: 1 ページ: 404-404
  • DOI: 10.1038/s42003-019-0646-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Molecular Mechanisms of Plant Regeneration (2019)
  • 著者名/発表者名: Ikeuchi Momoko、Favero David S.、Sakamoto Yuki、Iwase Akira、Coleman Duncan、Rymen Bart、Sugimoto Keiko
  • 雑誌名: Annual Review of Plant Biology 巻: 70 号: 1 ページ: 377-406
  • DOI: 10.1146/annurev-arplant-050718-100434
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A gene regulatory network for root hair development (2019)
  • 著者名/発表者名: Michitaro Shibata, Keiko Sugimoto
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 132 号: 3 ページ: 301-309
  • DOI: 10.1007/s10265-019-01100-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] WIND1 induces dynamic metabolomic reprogramming during regeneration in Brassica napus (2018)
  • 著者名/発表者名: Akira Iwase, Kento Mita, David S.Favero, Nobutaka Mitsuda, Ryosuke Sasaki, Makoto Kobayshi, Yumiko Takebayashi, Mikiko Kojima, Miyako Kusano, Akira Oikawa, Hitoshi Sakakibara, Kazuki Saito, Jun Imamura, Keiko Sugimoto
  • 雑誌名: Developmental Biology 巻: 442 号: 1 ページ: 40-52
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2018.07.006
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Gene Regulatory Network for Cellular Reprogramming in Plant Regeneration (2018)
  • 著者名/発表者名: Ikeuchi M, Shibata M, Rymen B, Iwase A, Bagman AM, Watt L, Coleman D, Favero DS, Takahashi T, Ahnert SE, Brady SM, Sugimoto K
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 59 号: 4 ページ: 770-782
  • DOI: 10.1093/pcp/pcy013
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] GTL1 and DF1 regulate root hair growth through transcriptional repression of ROOT HAIR DEFECTIVE 6-LIKE 4 in Arabidopsis (2018)
  • 著者名/発表者名: Shibata Michitaro、Breuer Christian、Kawamura Ayako、Clark Natalie M.、Rymen Bart、Braidwood Luke、Morohashi Kengo、Busch Wolfgang、Benfey Philip N.、Sozzani Rosangela、Sugimoto Keiko
  • 雑誌名: Development 巻: 145 号: 3 ページ: 159707-159707
  • DOI: 10.1242/dev.159707
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Wounding Triggers Callus Formation via Dynamic Hormonal and Transcriptional Changes (2017)
  • 著者名/発表者名: Ikeuchi M, Iwase A, Rymen B, Lambolez A, Kojima M, Takebayashi Y, Heyman J, Watanabe S, Seo M, De Veylder L, Sakakibara H, Sugimoto K
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 175 号: 3 ページ: 1158-1174
  • DOI: 10.1104/pp.17.01035
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] WIND1 promotes shoot regeneration through transcriptional activation of ESR1 in Arabidopsis. (2017)
  • 著者名/発表者名: 1.Iwase A, Harashima H, Ikeuchi M, Rymen B, Ohnuma M, Komaki S, Morohashi K, Kurata T, Nakata M, Ohme-Takagi M, Grotewold E, Sugimoto K
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 1 号: 1 ページ: 54-69
  • DOI: 10.1105/tpc.16.00623
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Molecular networks orchestrating plant cell growth. (2017)
  • 著者名/発表者名: Franciosini, A., Rymen, B., Shibata, M., Favero, D.S., and Sugimoto, K.
  • 雑誌名: Current opinion in plant biology 巻: 35 ページ: 98-104
  • DOI: 10.1016/j.pbi.2016.11.010
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The heterodimeric transcription factor complex ERF115-PAT1 grants regeneration competence (2016)
  • 著者名/発表者名: Heyman J, Cools T, Shavialenka S, Canher B, Traas J, Vercauteren I, Van den Daele H, Persiau G, De Jaeger G, Sugimoto K, De Veylder L.
  • 雑誌名: Nature Plants 巻: 2 号: 11 ページ: 16165-16165
  • DOI: 10.1038/nplants.2016.165
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Transcriptional Regulation of Arabidopsis Polycomb Repressive Complex 2 Coordinates Cell-Type Proliferation and Differentiation (2016)
  • 著者名/発表者名: de Lucas Miguel、Pu Li、Turco Gina、Gaudinier Allison、Morao Ana Karina、Harashima Hirofumi、Kim Dahae、Ron Mily、Sugimoto Keiko、Roudier Francois、Brady Siobhan M.
  • 雑誌名: The Plant Cell 巻: 28 号: 10 ページ: 2616-2631
  • DOI: 10.1105/tpc.15.00744
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Plant regeneration: cellular origins and molecular mechanisms (2016)
  • 著者名/発表者名: Momoko Ikeuchi, Yoichi Ogawa, Akira Iwase, Keiko Sugimoto
  • 雑誌名: Development 巻: 143 号: 9 ページ: 1442-1451
  • DOI: 10.1242/dev.134668
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] PRC2 represses dedifferentiation of mature somatic cells in Arabidopsis. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ikeuchi M, Iwase A, Rymen B, Harashima H, Shibata M, Ohnuma M, Breuer C, Morao AK, de Lucas M, De Veylder L., Goodrich J, Brady SM, Roudier F, Sugimoto K.
  • 雑誌名: Nature Plants 巻: 1 号: 7 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1038/nplants.2015.89
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] WIND1-based acquisition of regeneration competency in Arabidopsis and rapeseed (2015)
  • 著者名/発表者名: Iwase A,Mita K,Nonaka S, Ikeuchi M, Koizuka C, Ohnuma M, Ezura H, Imamura J, Sugimoto K
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 128 号: 3 ページ: 389-397
  • DOI: 10.1007/s10265-015-0714-y
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Control of plant cell differentiation by histone modification and DNA methylation (2015)
  • 著者名/発表者名: Ikeuchi M, Iwase A, Sugimoto K
  • 雑誌名: Current Opinioin in Plant Biology 巻: 28 ページ: 60-67
  • DOI: 10.1016/j.pbi.2015.09.004
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Plant Cell Reprogramming as an adaptive strategy. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto K
  • 雑誌名: J Plant Res 巻: 128(3) 号: 3 ページ: 345-347
  • DOI: 10.1007/s10265-015-0718-7
  • 査読あり
• [学会発表] Epigenetic control of cellular reprogramming in plants (2019)
  • 著者名/発表者名: Keiko Sugimoto
  • 学会等名: principles of pluripotent stem cells underlying plant vitality, Sendai Japan
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Epigenetic control of cellular reprogramming in plants (2019)
  • 著者名/発表者名: Keiko Sugimoto
  • 学会等名: International Conference on Arabidopsis Research, Wuhan, China
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 植物の環境記憶と細胞リプログラミング (2019)
  • 著者名/発表者名: 杉本 慶子
  • 学会等名: 日本植物学会年会シンポジウム、仙台
• [学会発表] Molecular mechanism of cellular reprogramming in plants (2019)
  • 著者名/発表者名: Keiko Sugimoto
  • 学会等名: University of Geneva, Switzerland
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular mechanism of cellular reprogramming in plants (2019)
  • 著者名/発表者名: Keiko Sugimoto
  • 学会等名: ENS Lyon, France
  • 招待講演
• [学会発表] Transcriptional control of stress-induced cellular reprogramming in plants (2019)
  • 著者名/発表者名: Keiko Sugimoto
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia Meeting, Gyeongyu, Korea
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Molecular mechanism of cellular reprogramming in plants (2019)
  • 著者名/発表者名: Keiko Sugimoto
  • 学会等名: Academia Sinica, Taipei, Taiwan
  • 招待講演
• [学会発表] Cellular reprogramming in plant regeneration (2017)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto Keiko
  • 学会等名: Canada-Japan Joint Meeting on Genetic Network and Cellular Wiring
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Cellular reprogramming in plant regeneration (2017)
  • 著者名/発表者名: 杉本慶子
  • 学会等名: 第50回日本発生生物学会大会シンポジウム
  • 国際学会
• [学会発表] Epigenetic control of plant cellular reprogramming (2017)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto K
  • 学会等名: Joint Meeting for German and Japanese Societies of Developmental Biologists
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Epigenetic control of plant cellular reprogramming (2016)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto K
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Totipotency: the plant’s view (2016)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto K
  • 学会等名: Lausanne Genomics Days
  • 招待講演
• [学会発表] Totipotency: the plant’s view. (2016)
  • 著者名/発表者名: Keiko Sugimoto
  • 学会等名: Lausanne Genomics Days
  • 発表場所: University of Lausanne, Lausanne Switzerland
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Plant cell reprograming at the right time and place (2015)
  • 著者名/発表者名: Keiko Sugimoto
  • 学会等名: IPMB conference
  • 発表場所: Bourbon Cataratas Convention, Igauazu Falls,Brazil
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Plant cell reprograming at the right time and place (2015)
  • 著者名/発表者名: Keiko Sugimoto
  • 学会等名: ERATO symposium
  • 発表場所: 名古屋大学、愛知県名古屋市
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 細胞機能研究チーム
  • URL: http://cellfunction.riken.jp/
• [備考] 細胞機能研究チーム
  • URL: http://cellfunction.riken.jp/index.html
• [備考] Cell Function Research Team
  • URL: http://cellfunction.riken.jp/index.html
• [備考] Cell Function Research Team
  • URL: http://cellfunction.riken.jp/