細胞分裂から分化への変換を統御する分子機構の解明

• 研究課題/領域番号: 26291061
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物分子・生理科学
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 梅田 正明 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 教授 (80221810)
• 研究分担者: 高橋 直紀 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助教 (40553623)
• 連携研究者: 関 原明 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 (80281624) ; 深尾 陽一朗 立命館大学, 生命科学部, 准教授 (80432590)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円); 2016年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円); 2015年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2014年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
• キーワード: 発生・分化 / 植物ホルモン / 細胞分裂 / DNA倍加 / クロマチン / 発現制御 / ゲノム / 植物 / シグナル伝達

研究成果の概要

本研究では細胞分裂から分化への転換機構を明らかにするために、シロイヌナズナの根において、B型レスポンスレギュレーターの分解制御に関わるKRPの機能解析と、DNA倍加を引き起こすエピジェネティックな制御機構の解析を行った。その結果、ある種のKRP遺伝子が根の移行領域で発現し、DNA損傷ストレス下での細胞分裂から分化への移行促進に重要な役割を果たしていることを見出した。また、オーキシンがクロマチン構造制御を介して、細胞分裂から分化への移行に関与している可能性を示した。

研究成果

• [雑誌論文] Transcriptional integration of paternal and maternal factors in the Arabidopsis zygote (2017)
  • 著者名/発表者名: Ueda M, Aichinger E, Gong W, Groot E, Verstraeten I, Vu LD, De Smet I, Higashiyama T, Umeda M, Laux T
  • 雑誌名: Genes & Development 巻: 31 号: 6 ページ: 617-627
  • DOI: 10.1101/gad.292409.116
  • 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] DNA damage inhibits lateral root formation by upregulating cytokinin biosynthesis genes in Arabidopsis thaliana. (2016)
  • 著者名/発表者名: Davis, M.M., Ogita, N., Inagaki, S., Takahashi, N., Umeda, M.
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 21 号: 11 ページ: 1195-1208
  • DOI: 10.1111/gtc.12436
  • NAID: 120006537391
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The plant-specific CDKB1-CYCB1 complex mediates homologous recombination repair in Arabidopsis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Weimer, A.K., Biedermann, S., Harashima, H., Roodbarkelari, F., Takahashi, N., Foreman, J., Guan, Y., Pochon, G., Heese, M., Van Damme, D., Sugimoto, K., Koncz, C., Doerner, P., Umeda, M., Schnittger, A.
  • 雑誌名: EMBO J 巻: 35 号: 19 ページ: 2068-2086
  • DOI: 10.15252/embj.201593083
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Combination of synthetic chemistry and live-cell imaging identified a rapid cell division inhibitor in tobacco and Arabidopsis thaliana (2016)
  • 著者名/発表者名: Nambo, M., Kurihara, D., Yamada, T., Nishiwaki-Ohkawa, T., Kadofusa, N., Kimata, Y., Kuwata, K., Umeda, M. and Ueda, M.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 57 号: 11 ページ: 2255-2268
  • DOI: 10.1093/pcp/pcw140
  • NAID: 120006220249
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cytrap marker systems for in vivo visualization of cell cycle progression in Arabidopsis (2016)
  • 著者名/発表者名: Sugamata Aki, S. and Umeda, M.
  • 雑誌名: Methods Mol. Biol. 巻: 1370 ページ: 51-57
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-3142-2_4
  • ISBN: 9781493931415, 9781493931422
• [雑誌論文] Cyclin-dependent kinase-activating kinases CDKD;1 and CDKD;3 are essential for preserving mitotic activity in Arabidopsis thaliana (2015)
  • 著者名/発表者名: Takatsuka, H., Umeda-Hara, C. and Umeda, M.
  • 雑誌名: Plant J. 巻: 82 号: 6 ページ: 1004-1017
  • DOI: 10.1111/tpj.12872
  • NAID: 120006537393
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] DNA double-strand breaks induce the expression of flavin-containing monooxygenase and reduce root meristem size in Arabidopsis thaliana (2015)
  • 著者名/発表者名: Chen, P. and Umeda, M.
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 20 号: 8 ページ: 636-646
  • DOI: 10.1111/gtc.12255
  • NAID: 120006537392
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Transcriptional repression by MYB3R proteins regulates plant organ growth. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi K, Suzuki T, Iwata E, Nakamichi N, Suzuki T, Chen P, Ohtani M, Ishida T, Hosoya H, Müller S, Leviczky T, Pettkó-Szandtner A, Darula Z, Iwamoto A, Nomoto M, Tada Y, Higashiyama T, Demura T, Doonan JH, Hauser MT, Sugimoto K, Umeda M, Magyar Z, Bögre L, Ito M
  • 雑誌名: EMBO Journal 巻: 34 号: 15 ページ: 1992-2007
  • DOI: 10.15252/embj.201490899
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Epigenetic control of cell division and cell differentiation in the root apex (2015)
  • 著者名/発表者名: Takatsuka, H. and Umeda, M.
  • 雑誌名: Front. Plant Sci. 巻: 6 ページ: 1178-1178
  • DOI: 10.3389/fpls.2015.01178
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hormonal control of cell division and elongation along differentiation trajectories in roots (2014)
  • 著者名/発表者名: Takatsuka, H. and Umeda, M.
  • 雑誌名: J. Exp. Bot. 巻: 65 号: 10 ページ: 2633-2643
  • DOI: 10.1093/jxb/ert485
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cytokinins promote onset of endoreplication by controlling cell cycle machinery (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, N. and Umeda, M.
  • 雑誌名: Plant Signal. Behav. 巻: 9 号: 8 ページ: e29396-e29396
  • DOI: 10.4161/psb.29396
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A dual-color marker system for in vivo visualization of cell cycle progression in Arabidopsis (2014)
  • 著者名/発表者名: Yin, K., Ueda, M., Takagi, H., Kajihara, T., Sugamata Aki, S., Nobusawa, T., Umeda-Hara, M. Umeda
  • 雑誌名: Plant J. 巻: 80 号: 3 ページ: 541-552
  • DOI: 10.1111/tpj.12652
  • NAID: 120006537394
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Control of the cell cycle in two distinct cell files of the root epidermis (2017)
  • 著者名/発表者名: 杉山輝樹、高塚大知、梅田正明
  • 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（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Roles of epigenetic regulation in inducing endoreplication in plants (2017)
  • 著者名/発表者名: 高塚大知、梅田正明
  • 学会等名: Plant Organ Growth Symposium 2017
  • 発表場所: Centro de Congresos, Elche, Spain
  • 年月日: 2017-03-15
  • 国際学会
• [学会発表] Hormonal control of genome integrity in roots (2017)
  • 著者名/発表者名: 梅田正明、高橋直紀
  • 学会等名: Plant Organ Growth Symposium 2017
  • 発表場所: Centro de Congresos, Elche, Spain
  • 年月日: 2017-03-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Control of the cell cycle in two distinct cell files of the root epidermis (2016)
  • 著者名/発表者名: 杉山輝樹、高塚大知、梅田正明
  • 学会等名: International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: Gyeongju Hwabaek International Convention Center, Gyeongju, Korea
  • 年月日: 2016-06-29
  • 国際学会
• [学会発表] Roles of auxin in controlling chromatin structure (2016)
  • 著者名/発表者名: Aida Nazlyn Nazari、高塚大知、梅田正明
  • 学会等名: International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: Gyeongju Hwabaek International Convention Center, Gyeongju, Korea
  • 年月日: 2016-06-29
  • 国際学会
• [学会発表] Chromatin structure controls the competence of endoreplication (2016)
  • 著者名/発表者名: 高塚大知、梅田正明
  • 学会等名: International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: Gyeongju Hwabaek International Convention Center, Gyeongju, Korea
  • 年月日: 2016-06-29
  • 国際学会
• [学会発表] Hormonal control of genome integrity in the root meristem (2016)
  • 著者名/発表者名: 梅田正明
  • 学会等名: International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: Gyeongju Hwabaek International Convention Center, Gyeongju, Korea
  • 年月日: 2016-06-29
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 根におけるB-type ARRの空間的発現を制御するKISS ME DEADLY遺伝子の発現解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 野口博史、高塚大知、梅田正明
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大（岩手県盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] Roles of auxin in controlling chromatin structure (2016)
  • 著者名/発表者名: Aida Nazlyn Nazari、高塚大知、梅田正明
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大（岩手県盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] Control of the cell cycle in two distinct cell files of the root epidermis (2016)
  • 著者名/発表者名: 杉山輝樹、高塚大知、梅田正明
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大（岩手県盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] Maintenance of genome integrity in root stem cells under DNA stress (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋直紀、藤本啓介、梅田正明
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大（岩手県盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-18
  • 招待講演
• [学会発表] Roles of epigenetic regulation in inducing DNA polyploidization in plants (2016)
  • 著者名/発表者名: 高塚大知、梅田正明
  • 学会等名: Keystone Symposia "Plant Epigenetics: From Genotype to Phenotype"
  • 発表場所: Sagebrush Inn & Suites, Taos, New Mexico, USA
  • 年月日: 2016-02-15
  • 国際学会
• [学会発表] 根端分裂組織のサイズ制御機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋直紀、丸池加奈子、高塚大知、梅田正明
  • 学会等名: 日本植物学会第79回大会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ・新潟コンベンションセンター（新潟県新潟市中央区）
  • 年月日: 2015-09-06
  • 招待講演
• [学会発表] 極性をもった根の細胞成長の制御メカニズム (2015)
  • 著者名/発表者名: 高塚大知、梅田正明
  • 学会等名: 日本植物学会第79回大会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ・新潟コンベンションセンター（新潟県新潟市中央区）
  • 年月日: 2015-09-06
  • 招待講演
• [学会発表] Epidermal cells elongate with polarity in Arabidopsis roots (2015)
  • 著者名/発表者名: 高塚大知、梅田正明
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大（東京都世田谷区）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] Cytokinins promote rapid cell elongation in Arabidopsis roots (2014)
  • 著者名/発表者名: 高塚大知、梅田正明
  • 学会等名: Auxins and Cytokinins in Plant Development International Symposium 2014
  • 発表場所: プラハ（チェコ）
  • 年月日: 2014-06-29 – 2014-07-04
• [備考] 植物成長制御研究室ホームページ
  • URL: http://bsw3.naist.jp/umeda/
• [備考] 植物成長制御研究室ホームページ
  • URL: http://bsw3.naist.jp/umeda/index.html