| 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 |
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| 研究課題/領域番号 |
17H06476
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
鳥居 啓子 名古屋大学, トランスフォーマティブ生命分子研究所, 客員教授 (60506103)
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| 研究分担者 |
近藤 侑貴 神戸大学, 理学研究科, 准教授 (70733575)
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| 研究期間 (年度) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| キーワード | 植物 / 気孔 / 維管束 / 一過性幹細胞 / 恒久的幹細胞 / 一細胞解析 / 非対称分裂 / 対称分裂 |
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| 研究実績の概要 |
気孔系譜の一過性幹細胞に関しては、植物の多色蛍光細胞周期マーカーPlaCCI (Desvoyes et al. 2020 Nature Plants)を用いて気孔の発生過程を観察。非対称分裂(増殖分裂)に比べ、気孔分化の対称分裂（最終分裂）の細胞周期は長いことを発見した。そのため、一過的幹細胞が分化する際に、細胞周期を遅らせる何からの因子が働くと仮定した。本仮説に基づき、MUTEの直接下流遺伝子として発現する細胞周期阻害因子SIAMESE RELATED4 (SMR4)を同定。分子遺伝学的、細胞組織学的、タンパク質相互作用解析から、MUTEによって統合された細胞周期の制御により、一過的幹細胞分裂が終焉する仕組みを明らかにした。さらに、気孔系譜の一過的幹細胞の増殖時と分化時に置けるクロマチン動態をプロファイルし、増殖時に特異的にオープンなクロマチン領域に多く存在するDNAモチーフを探索、網羅的転写因子結合解析から、選択的に結合する一群の転写因子を同定した。維管束幹細胞に関しては、本年度はコロナ禍の影響で理化学研究所に出向き、１細胞単離と解析を実施することができなかった。そこで、幹細胞分化に重要な働きをもつ転写因子BES1ファミリーについての遺伝学解析を進めた。BES1ファミリーの中でもBEH3が維管束幹細胞特異的に発現し、他のメンバーと逆の作用をもつことで幹細胞維持を安定化させることが明らかとなり、論文の投稿をおこなった（Furuya et al., 2021, bioRxiv）。また、オーキシン非存在下でも維管束幹細胞の確立がおこる変異体を遺伝学スクリーニングから単離した。
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| 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
気孔系譜幹細胞に関しては、本年度はコロナ禍の影響で主要研究者が米国、韓国、マレーシアなどに散在してしまい、日本に帰国できないなど大きな制約の中で研究を進めることとなった。そのような中にあり、優秀な技術補佐員の尽力などにより、なんとか必要なデータを取りまとめることができた。MUTEによる細胞周期因子の発現統御による一過性幹細胞の分化の遺伝子発現制御回路に関しては、現在、投稿論文審査中である。気孔系譜の一過性幹細胞状態において特徴的なcis制御領域に結合する一群の転写因子に関しては、その突然変異体、過剰発現体、気孔系譜の司令転写因子(SPCH, MUTE)との相互作用が明らかになってきた。現在、SPCH, MUTEらbHLH型転写因子が全く別のタイプの転写因子と結合することにより、気孔系譜の幹細胞における特異的な遺伝子発現統御を可能にしている、という仮説のもとに解析を進めている。維管束幹細胞に関しては、維管束幹細胞の永続性を担う転写因子間の競合について、論文の改訂を進めている。また領域で取り組んでいるオーキシンと幹細胞新生についても、新たに遺伝学スクリーニングを進め、維管束幹細胞形成に関わる変異体を単離できたことから更なる解析が進むと期待される。
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| 今後の研究の推進方策 |
2021年度は本新学術領域の最終年度であり、現在審査中である論文の掲載を目指す。さらに、気孔系譜の一過性幹細胞状態において特異的にオープンなクロマチン領域に結合する一群の転写因子に関しても、SPCH, MUTEとの相互制御の動態を詰め、論文作成と投稿を行う予定である。また、名古屋大学ITbMの伊丹健一郎教授のグループとの共同研究から、気孔系譜の一過性幹細胞の発生停止活性のある新奇化合物を同定した。これに関しても、MUTEの転写因子複合体形成を阻害しているか否か、生化学的、発生学的、細胞生理学的解析を合わせて明らかにしていく。維管束幹細胞に関しては、共同研究で取得したVISUAL誘導過程の１細胞トランスクリプトームデータを我々が持っている時系列データ、変異体比較データ、共発現データをもとに情報生物学的に再解析することで、細胞運命の分岐の再構成を目指す。加えて幹細胞新生については、単離した変異体の原因遺伝子を同定し、オーキシンとの関連性を明らかにしていく。
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