ゼニゴケの精子形成と鞭毛機能におけるＲＡＢ ＧＴＰａｓｅの役割の解析

• 研究課題/領域番号: 16J04519
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 植物分子・生理科学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 南野 尚紀 東京大学, 大学院理学系研究科, 特別研究員(DC2)
• 研究期間 (年度): 2016-04-22 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円); 2017年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2016年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: 膜交通 / RAB GTPase / ゼニゴケ / 精子 / 鞭毛 / イメージング

研究実績の概要

RAB GTPaseは膜交通を制御する進化的に保存された分子であり，標的膜への特異的な繋留に関わる．これまでに，申請者は基部陸上植物であるゼニゴケのゲノム中からRAB GTPaseをコードするすべての遺伝子を同定した．さらにその発現パターンや細胞内局在を観察した結果，雄性生殖器で特異的に発現するRAB GTPaseを見出している．この雄性生殖器で特異的に発現するRAB GTPaseの機能解析を通して，膜交通が精子・鞭毛機能に果たす役割とその進化についての理解を目指した．
当該年度は，前年度に確立した精子形成過程のライブイメージング手法を用いて，精子形成過程における鞭毛関連因子の動態を明らかにした．さらに，ターゲットとしているRAB GTPaseのひとつについて，その細胞内動態の観察を行った．その結果，一部の鞭毛関連因子と類似する局在パターンが観察され，鞭毛機能への密接な関連が示唆された．
また，そのRAB GTPaseの一次構造から，特徴的な機能ドメインを見出した．この機能ドメインに変異を加えると，変異体における精子の運動性の異常を回復できなくなることから，この機能ドメインが機能に重要であることが明らかになった．
以上の結果から，ゼニゴケの精子における鞭毛形成機構の一端を明らかにするとともに，ゼニゴケの精子が鞭毛機能を解析する上で重要なツールになりうることを示した．

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] RAB GTPases in the Basal Land Plant Marchantia polymorpha (2018)
  • 著者名/発表者名: Minamino Naoki、Kanazawa Takehiko、Era Atsuko、Ebine Kazuo、Nakano Akihiko、Ueda Takashi
  • 雑誌名: Plant Cell Phys. 巻: in press 号: 4 ページ: 850-861
  • DOI: 10.1093/pcp/pcy027
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Insights into Land Plant Evolution Garnered from the Marchantia polymorpha Genome. (2017)
  • 著者名/発表者名: Bowman J, Kouchi T,..(106名）..Yokoyama R, ..(4名)
  • 雑誌名: Cell 巻: 171 号: 2 ページ: 287-304
  • DOI: 10.1016/j.cell.2017.09.030
  • NAID: 120006353839
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dynamic reorganization of the endomembrane system during spermatogenesis in Marchantia polymorpha (2017)
  • 著者名/発表者名: Minamino, N., Kanazawa, T., Nishihama, R., Yamato, T.K., Ishizaki, K., Kohchi, T., Nakano, A. and Ueda, T.
  • 雑誌名: J. Plant Res. 巻: 印刷中 号: 3 ページ: 433-441
  • DOI: 10.1007/s10265-017-0909-5
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] ゼニゴケRAB21の機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 南野尚紀、金澤建彦、西浜竜一、河内孝之、中野明彦、上田貴志
  • 学会等名: 第59回植物生理学会年会
• [学会発表] ゼニゴケ精子形成・機能に関わる膜交通システムの解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 南野尚紀, 金澤建彦，法月卓也，西浜竜一，大和勝幸，石崎公庸，河内孝之，中野明彦，上田貴志
  • 学会等名: 第58回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Analyses of RAB GTPases of Marchantia polymorpha lost in Arabidopsis (2017)
  • 著者名/発表者名: Minamino Naoki, Ueda Takashi
  • 学会等名: 20th European Network for Plant Endomembrane Research meeting
  • 国際学会
• [学会発表] RAB GTPaseの二次的喪失とその進化的意義の研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 南野尚紀
  • 学会等名: 第6回エンドメンブレンミーティング
• [学会発表] ゼニゴケの精子形成・機能に関わる膜交通システムの解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 南野尚紀
  • 学会等名: 新学術領域「植物新種誕生の原理」若手の会
• [学会発表] ゼニゴケの精子形成・機能に関わる膜交通の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 南野尚紀
  • 学会等名: 新学術領域若手ワークショップ/細胞壁研究者ネットワーク第10回定例研究会
  • 発表場所: KKR熱海（静岡県熱海市）
  • 年月日: 2016-10-02
• [学会発表] ゼニゴケの精子形成・機能に関わる膜交通因子の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 南野尚紀
  • 学会等名: 第5回エンドメンブレンミーティング
  • 発表場所: 東京大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2016-09-28
• [学会発表] Membrane trafficking system plays important roles in sperm functions of Marchantia polymorpha (2016)
  • 著者名/発表者名: Naoki Minamino, Takehiko Kanazawa, Atsuko Era, Ryuichi Nishihama, Katsuyuki T. Yamato, Kimitsune Ishizaki, Takayuki Kohchi, Akihiko Nakano, Takashi Ueda
  • 学会等名: EMBO Workshop New model system for early land plant evolution
  • 発表場所: Gregor Mendel Institute (Vienna, Austlia)
  • 年月日: 2016-06-22
  • 国際学会
• [備考] 基礎生物学研究所 細胞動態研究部門
  • URL: http://www.nibb.ac.jp/cellular/
• [備考] 東京大学大学院理学系研究科生物科学専攻 発生細胞生物学研究室
  • URL: http://www.biol.s.u-tokyo.ac.jp/users/hasseipl/HP/japanese/index.html