植物の細胞周期関連因子による細胞質分裂の制御機構

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11740435
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 梅田 正明 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 助教授 (80221810)
• キーワード: 植物 / 細胞質分裂 / 細胞周期 / イネ / サイクリン依存性キナーゼ / サイクリン / 分裂期 / リン酸化

研究概要

細胞板の形成を伴う細胞質分裂は植物に特徴的なプロセスであり、分裂の方向性を決定する上でも重要である。そこで、本研究ではM期に働くサイクリン依存性キナーゼ(CDK)とサイクリンの特異的な複合体を解析し、その基質の単離を通して細胞質分裂における生理的役割を明らかにすることを目指した。本年度はG2〜M期で発現するCdc2Os3と特異的に結合するサイクリンとして、CycOs4の他にCycOs2を同定した。CycOs2はCycOs4と同様にB2タイプのサイクリンに属する。しかし、CycOs4を酵母で発現させると生育阻害を起こすのに対し、CycOs2は生育阻害を起こさなかった。したがって、植物細胞のG2〜M期においても機能的な役割分担をしていることが考えられる。これらのCDK/サイクリン複合体が活性型か否かを解析するために、昆虫細胞で組換えタンパク質を発現させ、ヒストンに対するキナーゼ活性を調べている。一方、G2〜M期で発現するCDKの制御機構をさらに解析する目的で、アラビドプシスのB2タイプのCDK(CDKB2)を単離し、これをbaitとして用いてCDKB2と相互作用する因子をアラビドプシスのcDNAライブラリーから酵母two-hybrid法により探索した。その結果、Cks1の他にDタイプのサイクリンがCDKB2と相互作用することが明らかになった。アラビドプシスには複数種のサイクリンDが存在するが、今回のスクリーニングで単離されたものは1種類のサイクリンに限られていた。この結果は、CDKB2が特定のサイクリンDと結合しG2〜M期を制御していることを示している。一般に、サイクリンDは外的刺激を感受する細胞周期因子としてG1〜S期で主に機能することが知られている。したがって、今回の結果は植物のサイクリンDがG2〜M期にも機能していることを示すものであり、全く新たな知見である。現在、CDKB2の野生型・ドミナントネガティブ型、およびサイクリンDを過剰発現する形質転換植物を作成中である。

研究成果

• [文献書誌] Yamaguchi,M: "Activation of CDK-activating kinase is dependent on interaction with H-type cyclins in plants."Plant Journal. 24. 11-20 (2000)
• [文献書誌] Fabian,T.: "The cell cycle genes cycA1;1 and cdc2Os-3 are coordinately regulated by gibberellin in planta."Planta. 211. 376-383 (2000)
• [文献書誌] Joubes,J.: "CDK-related protein kinases in plants."Plant Molecular Biology. 43. 607-621 (2000)
• [文献書誌] Umeda,M.: "Cyclin-dependent protein kinases and their regulators in plants."Plant Biotechnology. 17. 177-186 (2000)
• [文献書誌] Umeda,M.: "A cyclin-dependent kinase-activating kinase regulates differentiation of root initial cells in Arabidopsis."Proc.Natl.Acad.Sci.,USA. 97. 13396-13400 (2000)
• [文献書誌] 梅田正明: "サイクリン依存性キナーゼによる細胞周期の制御と分裂組織の維持機構"植物細胞工学シリーズ「植物細胞の分裂-分裂装置とその制御機構」. 13. 37-48 (2000)