| 研究概要 |
植物の分化全能性は、植物細胞の最も特徴的な性質とされ、植物バイオテクノロジーの主要手段とされているが、その分子機構は皆目判っていないのが研究出発時の現状であった。そこで、本研究では分化の全能性を脱分化、脱分化状態の維持、再分化に分けて解析を行ったが、その際いずれの局面でも重要な役割を果たす物質が植物ホルモンであるオーキシンとサイトカイニンであるので、これらの物質の作用機構を詳しく調べることにより目的が達成されると判断した。その結果、脱分化過程では、オーキシン制御遺伝子としてparA,parB,parCを同定し、その転写制御の機構解析のための実験を行ったが、これはオーキシンでは初めて明らかにされたことである。特に、parBに関しては、転写制御に関わる領域およびその領域の特定な配列に結合するタンパク質として、いわゆるb-ZIP構造をもつタンパク質を同定することができた。また、サイトカイニン制御遺伝子も1ヶ同定し、その機能解析も進行中であるが、興味あることにアラビノガラクタンの骨格ペプチドに相同性が見られた。また、脱分化状態の維持に関しては、オーキシン制御遺伝子arcAを単離したが、これはGタンパク質のβ-サブユニット様のタンパク質を産物としていたが、動物細胞で研究の進んでいるプロテインキナーゼCの受容体(RACK1)の植物ホモローグであることが判明した。更に、このarcAタンパク質と相互作用するタンパク質を酵母の2ハイブリッドシステムで探索したところ、同定された遺伝子はK^+-イオンチャンネルのβ-サブユニットをコードする遺伝子であった。したがって、植物細胞の細胞増殖に関して全く新しい信号伝達経路の広がりを明らかにしたことになる。
一方、胚様体形成は分化全能性のもう一つの代表的な現象であるが、この目的のためにニンジン胚軸を材料として、胚軸表皮から直接胚様体を分化する系を解析手段とした。胚様体形成の最初の段階でオーキシンにより発現誘導される遺伝子として二つ同定されたが、一つはparAホモローグであったが、もう一つは低分子量の熱ショックタンパク質をコードしていた。これらの遺伝子についても発現の動態を解析し最初のきっかけが胚葉体形成の引鉄となることを示した。
これらの成果を併せて、未だ完全でないが植物の分化全能性の機構について分子レベルでどのようなことが起こっているか語ることができるようになった。
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