気孔幹細胞の極性形成と非対称分裂の仕組みの解明

• 研究領域: 植物の生命力を支える多能性幹細胞の基盤原理
• 研究課題/領域番号: 18H04835
• 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
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 嶋田 知生 京都大学, 理学研究科, 講師 (20281587)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円); 2019年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2018年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
• キーワード: 気孔 / 幹細胞 / 非対称分裂 / 細胞極性 / ケミカルバイオロジー / 極性

研究実績の概要

気孔を構成する孔辺細胞は、葉の発生初期に原表皮細胞からメリステモイドを経由して形成される。メリステモイドは気孔の幹細胞的な存在であり、その非対称分裂によりメリステモイド自身とsister細胞が形成される。メリステモイドは孔辺細胞への分化能を維持するが、sister細胞はそれを失う。我々の同定した低分子化合物Bubblinはメリステモイドの非対称分裂を阻害し、気孔が隣接する気孔クラスターが生じる。本研究ではBubblinの標的因子およびその作用機序を明らかにし、気孔幹細胞の極性形成とその非対称分裂の仕組みの解明を目指した。
１）本研究では、Bubblinを処理しても気孔がクラスター化しにくいシロイヌナズナ野生型系統Ga-2株とクラスター化しやすい野生型系統CasQ株の同定に成功した。これらの系統は何らかの遺伝的多型によりBubblinの感受性が異なっていると考えられる。Bubblinに対する感受性が異なる2つの野生型系統であるCol-0株（感受性株）とGa-2（低感受性株）を用いて、遺伝子マッピングと次世代シーケンス解析により責任遺伝子の候補をいくつか得ることができた。
２）ナノテクノロジープラットフォームを利用して新たなBubblin誘導体の合成を行った。ビオチンや蛍光標識物質の修飾に利用できる官能基をもちつつ、気孔をクラスター化させる活性を有するBubblin誘導体は取得できなかったものの、気孔密度を変化させるBubblin誘導体はいくつか取得することができた。興味深いことに、合成した誘導体のなかにCol-0株（感受性株）には気孔クラスターを誘導しないが、Ga-2株（低感受性株）には気孔クラスターを誘導するものが見つかった。これは、標的因子とBubblinが鍵と鍵穴の関係になっており、両者の形がフィットしたときに阻害効果が見られることが示唆された。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。