細胞核形態と病害応答時遺伝子発現の制御におけるアクチン脱重合因子の機能解析

• 研究課題/領域番号: 16K07415
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 形態・構造
• 研究機関: 大阪府立大学 (2018); 奈良先端科学技術大学院大学 (2016-2017)
• 研究代表者: 稲田 のりこ 大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 准教授 (30432595)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2016年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: アクチン脱重合因子 / 細胞核構造 / ヘテロクロマチン / マイクロアレイ解析 / 病害応答 / アブラナ科炭疽病 / 植物病害応答 / 遺伝子発現制御 / 細胞骨格 / イメージング / マイクロアレイ

研究成果の概要

研究代表者はこれまでの研究において、シロイヌナズナのアクチン脱重合因子（ADF）が、細胞核内アクチン繊維の構造・動態制御を介して、病原体応答に関する遺伝子発現を制御している、との仮説を立てた。この仮説検証のために行った本研究課題では、以下のことを明らかにした。（１）adf変異体は細胞核構造に異常を示す。（２）ADFの欠損によって発現変化を示す遺伝子は、染色体上でクラスターを形成している。（２）うどんこ病に対して強い抵抗性の亢進を示すadf変異体は、アブラナ科炭疽病菌にも抵抗性の亢進を示す。

研究成果の学術的意義や社会的意義

細胞表層で細胞形態や細胞内の物質輸送に働くアクチン繊維は、細胞核内にも存在することが知られていたものの、その機能は長い間謎であった。本研究では、ADFの細胞核内の働きに焦点を当てて解析を進めることにより、遺伝子発現制御という細胞核内アクチン繊維の新たな役割を示唆する結果を得た。この成果は、学術的にはアクチン繊維の新機能、遺伝子発現の新制御機構を明らかにする基盤研究としての意義を持つ。さらに本研究では、シロイヌナズナのadf変異体が複数の病原体に対して抵抗性を亢進させることを明らかにした。これは、病原体抵抗性植物の作出という、社会的に大きな意義を持つ応用研究に直接結びつく重要な成果である。

研究成果

• [雑誌論文] Temperature imaging using a cationic linear fluorescent polymeric thermometer and fluorescence lifetime imaging microscopy (2019)
  • 著者名/発表者名: Noriko Inada, Nanaho Fukuda, Teruyuki Hayashi, Seiichi Uchiyama
  • 雑誌名: Nature Protocols 巻: 14 号: 4 ページ: 1293-1321
  • DOI: 10.1038/s41596-019-0145-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vivo monitoring of plant small GTPase activation using a F?rster resonance energy transfer biosensor (2018)
  • 著者名/発表者名: Wong Hann Ling、Akamatsu Akira、Wang Qiong、Higuchi Masayuki、Matsuda Tomonori、Okuda Jun、Kosami Ken-ichi、Inada Noriko、Kawasaki Tsutomu、Kaneko-Kawano Takako、Nagawa Shingo、Tan Li、Kawano Yoji、Shimamoto Ko
  • 雑誌名: Plant Methods 巻: 14 号: 1 ページ: 56-56
  • DOI: 10.1186/s13007-018-0325-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Cell-Targeted Non-Cytotoxic Fluorescent Nanogel Thermometer Created with an Imidazolium-Containing Cationic Radical Initiator. (2018)
  • 著者名/発表者名: Uchiyama, S., Tsuji, T., Kawamoto, K., Okano, K., Fukatsu, E., Noro, T., Ikado, K., Yamada, S., Shibata, Y., Hayashi, T., Inada, N., Kato, M., Koizumi, H., and Tokuyama, H.
  • 雑誌名: Angewandte Chemie 巻: 57 号: 19 ページ: 5413-5417
  • DOI: 10.1002/anie.201801495
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Plant Cytoskeletons in Interactions between Plants and Obligate Biotrophs (2017)
  • 著者名/発表者名: Inada, N.
  • 雑誌名: ＣＹＴＯＬＯＧＩＡ 巻: 82 号: 4 ページ: 341-348
  • DOI: 10.1508/cytologia.82.341
  • NAID: 130006250988
  • ISSN: 0011-4545, 1348-7019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Intracellular temperature measurements with fluorescent polymeric thermometers. (2017)
  • 著者名/発表者名: Uchiyama, S., Gota, C., Tsuji, T., and Inada, N.
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 53 号: 80 ページ: 10976-10992
  • DOI: 10.1039/c7cc06203f
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Constitutive activation of plant-specific RAB5 GTPase confers increased resistance against adapted powdery mildew fungus (2017)
  • 著者名/発表者名: Inada, N., Ebine, K., Ito, E., Nakano, A., and Ueda, T.
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 34 号: 2 ページ: 89-95
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.17.0501a
  • NAID: 130006789286
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Plant Actin Depolymerizing Factor Actin microfilament disassembly and more. (2017)
  • 著者名/発表者名: Inada, N.
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 130 号: 2 ページ: 227-238
  • DOI: 10.1007/s10265-016-0899-8
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Calcium ions function as a booster of chromosome condensation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Phengchat, R., Takata, H., Morii, K., Inada, N., Murakoshi, H., Uchiyama, S., and Fukui, K.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 38281-38281
  • DOI: 10.1038/srep38281
  • NAID: 120006995007
  • 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] DRP1-dependent Endocytosis Is Essential for Polar Localization and Boron-induced Degradation of the Borate Transporter BOR1 in Arabidopsis thaliana (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshinari, A., Fujimoto, M., Ueda, T., Inada, N., Naito, S. and Takano, J.
  • 雑誌名: Plant Cell Phys. 巻: 57 号: 9 ページ: 1985-2000
  • DOI: 10.1093/pcp/pcw121
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modulation of plant RAB GTPase-mediated membrane trafficking pathway at the interface between plants and obligate biotrophic pathogens. (2016)
  • 著者名/発表者名: Inada, N., Betsuyaku, S., Shimada, T., Ebine, K., Ito, E., Kutsuna, N., Hasezawa, S., Takano, Y., Fukuda, H., Nakano, A., & Ueda, T.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 57 号: 9 ページ: 1854-1864
  • DOI: 10.1093/pcp/pcw107
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Visualization of host actin microfilament dynamicity upon obligate biotrophic pathogen infection. (2016)
  • 著者名/発表者名: Inada, N.
  • 雑誌名: Cytologia 巻: 81 ページ: 119-120
  • NAID: 130005159788
  • 査読あり
• [学会発表] レシオ型蛍光性温度センサーによる褐色脂肪細胞の温度計測 (2018)
  • 著者名/発表者名: 内山聖一、辻俊一、井門久美子、河本恭子、稲田のりこ
  • 学会等名: 第78回分析化学討論会
• [学会発表] 病原体応答におけるシロイヌナズナアクチン脱重合因子の機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 稲田のりこ、梅田正明
  • 学会等名: 日本植物生理学会
• [学会発表] アクチン脱重合因子による遺伝子発現制御機構の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 稲田のりこ、坂本卓也、松永幸大、梅田正明
  • 学会等名: 日本植物学会
• [学会発表] 病害応答における植物アクチン脱重合因子の機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 稲田のりこ、桧垣匠、馳澤盛一郎
  • 学会等名: 日本植物学会第80回大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンション・センター（沖縄県宜野湾市）
  • 年月日: 2016-09-16
• [学会発表] 病害応答における植物アクチン脱重合因子の機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 稲田のりこ、桧垣匠、馳澤盛一郎
  • 学会等名: 日本植物形態学会第28回大会
  • 発表場所: 琉球大学（沖縄県中頭郡）
  • 年月日: 2016-09-15
• [学会発表] シロイヌナズナのホウ酸輸送隊BOR1の偏在と分解を制御するエンドサイトーシス機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉成晃、藤本優、天野太郎、山岡尚平、嶋田知生、上田貴志、稲田のりこ、西村いくこ、内藤哲、高野順平
  • 学会等名: 第11回トランスポーター研究会年会
  • 発表場所: 京都大学宇治キャンパス（京都府宇治市）
  • 年月日: 2016-07-02
• [学会発表] 感温性高分子を利用した細胞内温度計測用レシオ型蛍光プローブ (2016)
  • 著者名/発表者名: 内山聖一、辻俊一、井門久美子、林晃之、稲田のりこ
  • 学会等名: 第65回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2016-05-25