道管形成過程での液胞崩壊の研究

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10219201
• 研究種目: 特定領域研究(B)
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 福田 裕穂 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (10165293)
• 研究分担者: 出村 拓 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (40272009)
• キーワード: 液胞 / DNアーゼ / タバコBY2細胞 / プロベネシド / ヒャクニチソウ / 管状要素分化 / 細胞死 / 形質転換培養細胞

研究概要

本年度は、ヒャクニチソウ葉肉細胞から管状要素への分化転換系を用いて、液胞の崩壊機構、液胞内への分解酵素のターゲッティング機構、さらには液胞崩壊後の分解酵素の働きを明らかにすることを目的として研究を行い、以下の成果を得た。
1. 液胞崩壊機構の解析:
液胞崩壊前に分化細胞で特異的に、液胞膜の陰イオン輸送活性が低下することが明らかになっている。そこで、陰イオン輸送活性を阻害することにより液胞の崩壊が促進されるかどうかを、プロベネシドを用いて解析した。その結果、プロベネシドは分化途中の液胞の崩壊を促進するのみならず、非分化細胞でもゆっくりではあるが液胞の崩壊を引き起こすことが明らかになり、陰イオン輸送活性が液胞の崩壊に関与する可能性が示唆された。
2. 液胞内への分解酵素のターゲッティング機構の解析:
ヒャクニチソウ管状要素分化の細胞死過程で特異的に現れるS1タイプDNアーゼの解析を行った。まず、DNアーゼcDNAをもとに大腸菌に作らせたタンパク質を抗原として、抗体を作成した。次に、DNアーゼが液胞内に蓄積されるか、また蓄積されるとすれば液胞内で活性をもつかどうかを明らかにするために、DNアーゼのゲノムDNAをグルココルチコイド系につなぎ、アグロバクテリアを用いてタバコBY2細胞に導入した。得られた形質転換培養細胞にDEXを与え、DNアーゼを発現させたところ、この活性は液胞特異的に現れることが明らかになった。また、抗体を用いた解析から、タンパク質自体も液胞に特異的に存在することが明らかになり、このDNアーゼは液胞にターゲットされ、液胞中で活性をもつことが明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] Igarashi, M.: "Expression of the Zinnia TED3 promoter in developing tracheary elements of transgenic Arabidopsis." Plant Mol. Biol.36. 917-927 (1998)
• [文献書誌] Ozawa, S.: "Organogenic responses in tissue culture of srd mutants of Arabidopsis thaliana." Development. 125. 135-142 (1998)
• [文献書誌] Fukuda, H.: "Programming of Cell Death during Xylogenesis." J.Plant Res.111. 253-256 (1998)
• [文献書誌] Aoyagi, S.: "BEN1 and ZEN1 cDNAs encoding S1-type DNases that are involved in programmed cell death in plants." FEBS Lett.429. 134-138 (1998)
• [文献書誌] Usuda, H.: "Development of sink capacity of the “storage root" in a radish cultivar with a high ratio of “storage root" to shoot." Plant Cell Physiol.(in press). (1999)
• [文献書誌] Yamada,T.: "Apoptosis-Its role and mechanism" Business Center for Academic Societies Japan, Tokyo, 228 (1998)
• [文献書誌] 今関英雅: "植物ホルモンと細胞の形" 学会出版センター, 190 (1998)
• [文献書誌] 中村研三: "植物の生長-遺伝子から何が見えるか" クバプロ, 169 (1998)