細胞イメージングによるメリステム統御システムの解明

• 研究領域: 植物メリステムと器官の発生を支える情報統御系
• 研究課題/領域番号: 23012027
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 松永 幸大 東京理科大学, 理工学部, 准教授 (40323448)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 6,400千円 (直接経費: 6,400千円); 2012年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円); 2011年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
• キーワード: 細胞分裂 / イメージング / 染色体 / 動原体 / オーロラキナーゼ / 核 / DNA複製 / クロマチン

研究概要

植物メリステムの統御メカニズムを明らかにするために、分裂期特異的キナーゼであるオーロラキナーゼAtAUR3に注目して研究を進め、同時に細胞分裂イメージング手法を開発した。AtAUR3のノックダウン個体は根の伸長や葉の展開が抑制された。染色体や動原体可視化ラインを用いて、核相と染色体数を解析し、ノックダウン個体では核内倍加が昂進することを証明した。さらに、染色体動態をライブセルイメージングすることで、AtAUR3がノックダウンされると、スピンドルチェックポイントの活性が上昇しないことがわかり、AtAUR3の微小管接着への関与を証明できた。メリステムの伸長領域への移行をイメージング解析するために、EdUを用いたDNA複製イメージングを開発した。この手法により、DNA複製開始のタイミング測定の他に、メリステムや伸長領域における細胞周期長の測定も可能になった。本研究により、時間の概念を導入したメリステム統御メカニズムの解明に貢献することができた。
(1)細胞分裂イメージングによるメリステム解析
本領域研究で構築したシロイヌナズナの、核及び染色体動態解析ラインや動原体動態解析ラインなどの蛍光タンパク質イメージングラインと生体染色剤を組み合わせながら、細胞分裂のパラメーターを定量解析した。
(2)分裂期特異的キナーゼの基質および相互作用因子の同定
分裂期特異的キナーゼの基質や相互作用因子の同定を進めた。基質のリン酸化同定には、質量分析器を用いて実施する他、点変異法によるリン酸化アミノ酸置換も行い検討した。その結果、微小管接着の制御機構にAtAUR3によるリン酸化が関与していることが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] ASURA (Phb2) interacts with Sccl through chromatin. (2013)
  • 著者名/発表者名: Equilibrina, I.
  • 雑誌名: Cytogenet. Genome Res 巻: (in press) 号: 4 ページ: 225-233
  • DOI: 10.1159/000350004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of visualization techniques for cell and tissue engineering. (2013)
  • 著者名/発表者名: Higashi, T.
  • 雑誌名: J. Boisci. Bioeng. 巻: 115 号: 2 ページ: 122-126
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2012.09.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] The kineain-like protein TOP promotes Aurora localisation and induces mitochondrial, chloroplast and nuclear division (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamato Yoshida, Takayuki Fujiwara, Yuuta Imoto, Masaki Yoshida, Mio Ohnuma, Shunsuke Hirooka, Osami Misumi, Haruko Kuroiwa, Tsuneyoshi Kuroiwa
  • 雑誌名: Journal of Cell Science 巻: 126 ページ: 2392-2400
  • DOI: 10.1242/jcs.116798
  • 査読あり
• [雑誌論文] RBMX: a regulator for maintenance and centromeric protection of sister chromatid cohesion. (2012)
  • 著者名/発表者名: Matsunaga, S.
  • 雑誌名: Cell Rep. 巻: 19 号: 4 ページ: 299-308
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2012.02.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Active learning framework with iterative clustering for bioimage classification. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kutsuna, N.
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 3 号: 1 ページ: 1032-1032
  • DOI: 10.1038/ncomms2030
  • 査読あり
• [雑誌論文] GIGAS CELL1, a novel negative regulator of the anaphase- promoting complex/cyclosome, is required for proper mitotic progression and cell fate determination in Arabidopsis thaliana. (2011)
  • 著者名/発表者名: Iwata, E., Ikeda S., Mtsunaga, S., Kurata, M., Yoshioka, Y., Criqui, M.-C., Genschik, P., Ito, M
  • 雑誌名: The Plant Cell 巻: vol. 23 (12) 号: 12 ページ: 4382-4393
  • DOI: 10.1105/tpc.111.092049
  • 査読あり
• [雑誌論文] Condensin II alleviates DNA damage and is essential for tolerance of B overload stress in Arabidopsis thaliana (2011)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto, T., Tsujimoto-Inui, Y., Uraguchi, S., Yoshizumi, T., Matsunaga, S., Matsui, M., Umeda, M., Fukui, K. Fujiwara, T.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 23 号: 9 ページ: 3533-46
  • DOI: 10.1105/tpc.111.086314
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification and characterization of plant Haspin kinase as a histone H3 threonine kinase (2011)
  • 著者名/発表者名: Kurihara, D., Matsunaga, S., et al
  • 雑誌名: BMC Plant Biol 巻: 11 号: 1 ページ: 73-73
  • DOI: 10.1186/1471-2229-11-73
  • NAID: 120006995017
  • 査読あり
• [学会発表] Correlation between DNA content and cell volume under DNA damage and auxin starvation (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsunaga, S.
  • 学会等名: 第54回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス
  • 年月日: 2013-03-21
• [学会発表] Dynamics analyses of RBMX responsible for chromosome cohesion and bioimage classification by CARTA (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsunaga, S.
  • 学会等名: 4-th France-Japan Joint Seminar
  • 発表場所: RIKEN Harima Institute/Spring-8/SACLA(招待講演)
  • 年月日: 2013-01-09
• [学会発表] ライブセルイメージングによる細胞動態解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松永幸大
  • 学会等名: 日本女子大学バイオイメージングセンター第4回公開シンポジウム
  • 発表場所: 日本女子大学八十年館(招待講演)
  • 年月日: 2012-10-27
• [学会発表] DNA複製とゲノム倍加 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松永幸大
  • 学会等名: 日本植物学会第76回大会
  • 発表場所: 兵庫県立大学 姫路書写キャンパス
  • 年月日: 2012-09-17
• [学会発表] 生物画像の自動分類ソフトウェア「カルタ」の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松永幸大
  • 学会等名: 日本植物形態学会第24回大会
  • 発表場所: 兵庫県立大学 姫路書写キャンパス
  • 年月日: 2012-09-14
• [学会発表] Imaging analyses of DNA replication (2012)
  • 著者名/発表者名: Sachihiro Matsunaga
  • 学会等名: The 53rd Annual Meeting of The Japanese Society of Plant Physiologists
  • 発表場所: 京都産業大学
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] Protein kinases for chromosome dynamics (2011)
  • 著者名/発表者名: Sachihiro Matsunaga
  • 学会等名: SPS and DFG-funded workshop Frontiers of Plant Chromosome Research : Centromeres and Artificial Chromosomes
  • 発表場所: Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research (IPK), Gatersleben, Germany(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-01
• [学会発表] 発生分化過程におけるオーロラキナーゼの動態解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松永幸大
  • 学会等名: 日本植物学会第75回大会
  • 発表場所: 東京大学駒場キャンパス
  • 年月日: 2011-09-17
• [図書] New Insights on Plant Sex Chromosomes (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazama, Y.
  • 出版者: Nova Scientific Publisher
• [図書] Molecular Biology and Evolution of the Plant Genome (2012)
  • 著者名/発表者名: Takata, H.
  • 出版者: Springer Verlag
• [備考] 松永研究室
  • URL: http://www.rs.tus.ac.jp/sachi/
• [備考]
  • URL: http://www.rs.tus.ac.jp/sachi/