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植物の形態を支える微小管形成機構の分子基盤

研究課題

研究課題/領域番号 23K27166
補助金の研究課題番号 23H02473 (2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2023)
応募区分一般
審査区分 小区分44010:細胞生物学関連
研究機関名古屋大学

研究代表者

中村 匡良  名古屋大学, トランスフォーマティブ生命分子研究所, 特任准教授 (40553409)

研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)
2025年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2024年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
2023年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
キーワード微小管 / 細胞骨格 / γチューブリン複合体 / チューブリン / シロイヌナズナ
研究開始時の研究の概要

遺伝学的解析により、微小管重合因子の一アミノ酸置換の変異が非つる性シロイヌナズナ植物の細胞に左巻きの微小管配置をもたらし、右巻きのねじれ伸長を根や茎などの軸組織に引き起こすことを明らかにした。しかし、この変異がどのように左巻きの微小管配置をもたらすかは理解されていない。本研究では、なぜ微小管重合因子の一アミノ酸置換が植物に右巻きねじれを引き起こすかを明らかにすることで微小管形成の生理的形態的役割を解明することを目的とし、微小管重合因子複合体からの微小管形成の分子基盤の解明を目指す。

研究実績の概要

γチューブリン複合体因子GCP2の1アミノ酸置換によりシロイヌナズナの細胞はねじれ伸長を引き起こされる。本研究では、微小管形成に重要な役割を持つγチューブリン複合体の変異がねじれ伸長を引き起こすメカニズムを明らかにし、表層微小管パターンに寄与する微小管形成の分子基盤を理解することを目的とする。
細胞のねじれ伸長を引き起こす微小管の構造を理解するため、spiral3型GCP2を発現する右巻きねじれ植物体からのγチューブリン複合体の精製を目指す。現在、微小管重合核精製のための植物体を作製中である。また微小管構造を細胞に伝達する分子機構を理解するため、細胞膜ー表層微小管近傍のタンパク質の同定を目的とした植物体の作製を行なっている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

微小管重合核因子の欠損は、胚性致死を引き起こすため、機能解析が困難である。本研究では、熱によるタンパク質不活化技術をライブセルイメージングに導入することで、微小管重合核因子の微小管動態や配向に与える影響を解析する。GIP1aが熱により分解する形質転換体を作出することに成功した。現在、内在性タンパク質を欠損した株に導入し、高温に晒さない場合の相補性を調べている。

今後の研究の推進方策

spiral3型のGCP2を含むγチューブリン複合体が形成する微小管構造を野生型γチューブリン複合体と比較解析する。これまでの実験から精製用タグの最適化が必要なことが明らかとなった。今年度は、精製後in vitro解析を行うために最適なタグを探索し、spiral3型GCP2を発現する右巻きねじれ植物体からγチューブリン複合体の精製を目指す。

報告書

(1件)
  • 2023 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Near‐infrared imaging of phytochrome‐derived autofluorescence in plant nuclei2024

    • 著者名/発表者名
      Yoshinari Akira、Isoda Reika、Yagi Noriyoshi、Sato Yoshikatsu、Lindeboom Jelmer J.、Ehrhardt David W.、Frommer Wolf B.、Nakamura Masayoshi
    • 雑誌名

      The Plant Journal

      巻: - 号: 5 ページ: 1699-1712

    • DOI

      10.1111/tpj.16699

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Elucidating molecular mechanisms of anchoring complexes that stabilize the association of daughter microtubule minus end to their nucleation sites2023

    • 著者名/発表者名
      Masayoshi Nakamura
    • 学会等名
      The 33rd International Conference on Arabidopsis Research
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Elucidating molecular mechanisms of microtubule nucleation, severing, and regulation of microtubule dynamics during the organization of cortical microtubule arrays in plant2023

    • 著者名/発表者名
      Masayoshi Nakamura
    • 学会等名
      The 49th Naito Conference Frontiers of microtubule and its-related motors
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Left-right handedness in plant growth as governed by cytoskeleton2023

    • 著者名/発表者名
      Masayoshi Nakamura
    • 学会等名
      The 46th Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2023-04-18   更新日: 2024-12-25  

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