植物の器官形成における細胞分裂停止のロジック

• 研究領域: 植物発生ロジックの多元的開拓
• 研究課題/領域番号: 26113509
• 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
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 伊藤 正樹 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (10242851)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円); 2015年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2014年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
• キーワード: 細胞分裂 / 細胞周期 / Myb転写因子 / シロイヌナズナ

研究実績の概要

・ R1R2R3-Myb転写因子は植物のG2/M期遺伝子の転写制御に中心的な働きをしている。シロイヌナズナのR1R2R3-MybはMYB3Rと呼ばれ、転写活性化因子として機能するものと抑制因子として機能するものがある。H27年度は、前年度までに明らかにした抑制型MYB3Rのタンパク質複合体が、葉の発生が進行する過程で、その構成因子を変化させていることを示した。細胞増殖が盛んな発生初期の葉では、抑制型MYB3RはRBRおよびCDKA;1を含む複合体を形成するが、発生が進み細胞増殖が停止した葉では、これらに加えてE2FC（抑制型E2F）が加わった複合体が形成されることが分かった。
・ 抑制型MYB3Rのタンパク質複合体に加え、活性化型MYB3Rも類似の複合体を形成していることが明らかになった。抑制型MYB3RがE2FCと相互作用するのに対し、活性化型MYB3RはE2FB （活性化型E2F）と相互作用する。この結果から、抑制型MYB3Rと活性化型MYB3Rはそれぞれ独立の複合体を形成していることが示唆された。
・ MYB3Rの標的遺伝子の１つに、細胞分裂を負に制御する新奇GRAS型転写因子E1Mが存在している。E1Mを過剰発現させると、細胞数の低下と核内倍加の促進が観察され、逆にe1m変異体は、細胞サイズの低下、分裂組織での細胞数の増加、さらに核内倍加の抑制などの表現型を示した。これらの結果からE1Mは、何らかの下流因子の転写制御を通じて、細胞周期の負の制御と核内倍加の促進に関わっていることが示唆された。
・ グルココルチコイド受容体と融合させたE1Mを過剰発現させ、薬剤（DEX）により誘導すると、G1/S期に機能するE2F標的遺伝子の発現が選択的に低下すること、同時に植物特異的なCDK阻害タンパク質SIM/SMRファミリーに属する複数の遺伝子の発現が上昇することがわかった。また、SIM/SMRファミリー遺伝子はe1m変異体において発現が減少することから、E1Mの下流に位置する直接の標的遺伝子である可能性が考えられた。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] University of London/Aberystwyth University(英国)
• [国際共同研究] University of Tubingen(ドイツ)
• [国際共同研究] Biological Research Centre(ハンガリー)
• [国際共同研究] Univ. Natural Resources Life Sci(オーストリア)
• [雑誌論文] Haspin kinase has multiple functions in the plant cell division regulatory network. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kozgunova, E., Suzuki, T., Ito, M., Higashiyama, T., Kurihara, D.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 57 号: 4 ページ: 848-861
  • DOI: 10.1093/pcp/pcw030
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] MYB3Rs, plant homologs of Myb oncoproteins, control cell cycle-regulated transcription and form DREAM-like complexes. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, K., Suzuki, T., Iwata, E., Magyar, Z., Bogre, L., Ito, M.
  • 雑誌名: Transcription 巻: 6 号: 5 ページ: 106-111
  • DOI: 10.1080/21541264.2015.1109746
  • 査読あり / 国際共著
• [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] Reprogramming of plant cells induced by 6b oncoproteins from the plant pathogen Agrobacterium. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ito, M., Machida, Y.
  • 雑誌名: J. Plant Res. 巻: 未定 号: 3 ページ: 423-435
  • DOI: 10.1007/s10265-014-0694-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rapid Elimination of the Persistent Synergid through a Cell Fusion Mechanism. (2015)
  • 著者名/発表者名: 丸山大輔、Ronny Völz、竹内英憲、森稔幸、井川智子、栗原大輔、河島友和、植田美那子、伊藤正樹、梅田正明、西川周一、Rita Groß-Hardt、東山哲也
  • 雑誌名: Cell 巻: 未定 号: 4 ページ: 907-918
  • DOI: 10.1016/j.cell.2015.03.018
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genetic interaction between G2/M phase-specific transcription factor MYB3R4 and MAPKKK ANP3 for execution of cytokinesis in Arabidopsis thaliana. (2015)
  • 著者名/発表者名: Saito, T., Fujikawa, H., Haga, N., Suzuki, T., Machida, Y., Ito, M.
  • 雑誌名: Plant Signal. Behav. 巻: 未定 号: 3 ページ: e990817-e990817
  • DOI: 10.4161/15592324.2014.990817
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Rapid elimination of the persistent synergid through a cell-fusion for polytubey block. (2015)
  • 著者名/発表者名: Maruyama, D., Völz, R., Takeuchi, H., Mori, T., Igawa, T., Kurihara, D., Kawashima, T., Ueda, M., Ito, M., Umeda, M., Nishikawa, S., Groß-Hardt, R., Higashiyama, T.
  • 雑誌名: Cell 巻: 未定
  • 査読あり
• [雑誌論文] The carboxyl-terminal tail of the stalk of Arabidopsis NACK1/HINKEL kinesin is required for its localization to the cell plate formation site (2015)
  • 著者名/発表者名: Sasabe, M., Ishibashi, N., Haruta, T., Minami, A., Kurihara, D., Higashiyama, T., Nishihama, R., Ito, M., and Machida, Y.
  • 雑誌名: J. Plant Res. 巻: 128 号: 2 ページ: 327-336
  • DOI: 10.1007/s10265-014-0687-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 塩ストレス下での成長抑制に必須なシロイヌナスナMYB3R転写抑制因子 (2016)
  • 著者名/発表者名: 奥村徹、鈴木孝征、東山哲也、伊藤正樹
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2016-03-20
• [学会発表] シロイヌナズナを用いた後期促進複合体APC/Cの新奇標的因子の同定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木俊哉、桑田啓子、伊藤正樹
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2016-03-20
• [学会発表] 多倍数体細胞を生じるイネ変異体の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 栂根美佳、栂根一夫、寺内良平、鈴木 孝征、東山哲也、長岐清孝、伊藤正樹
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-03
• [学会発表] 植物特異的なGRASファミリー転写因子による細胞分裂とDNA倍数性の制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木俊哉、Christian Breuer、石田喬志、鈴木孝征、東山哲也、杉本慶子、伊藤正樹
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-02
• [学会発表] 塩ストレス下における植物の積極的な成長抑制 (2015)
  • 著者名/発表者名: 奥村徹、伊藤正樹
  • 学会等名: 日本植物学会第79回大会
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2015-09-07
  • 招待講演
• [学会発表] 葯壁タペート細胞で起こるDNA倍加のメカニズム (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木俊哉、浜村有希、東山哲也、石黒澄衛、伊藤正樹
  • 学会等名: 日本植物学会第79回大会
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2015-09-07
• [学会発表] イネ体細胞のDNA倍数性に影響を与える遺伝子の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 栂根美佳、井上慎子、栂根一夫、寺内良平、永澤信洋、前川雅彦、伊藤正樹
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-18
• [学会発表] GRASファミリー転写因子によるシロイヌナズナの細胞分裂と核内倍加の制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木俊哉，Christian Breuer，石田喬志，鈴木孝征，東山哲也，杉本慶子，伊藤正樹
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-18
• [学会発表] イネ体細胞のDNA倍数性に影響を与える遺伝子の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 栂根美佳、井上慎子、栂根一夫、寺内良平、永澤信洋、前川雅彦、伊藤正樹
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-11-25
• [学会発表] 植物特異的なGRASファミリー転写因子による細胞周期の制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木俊哉，Christian Breuer，石田喬志，鈴木孝征，東山哲也，杉本慶子，伊藤正樹
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-11-25
• [備考] 伊藤研究グループ
  • URL: https://www.agr.nagoya-u.ac.jp/~bunka/ito_title%20page.html