タイ類ゼニゴケにおけるエンドソーム－葉緑体間の膜交通制御機構の解析

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14J09224
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 金澤 建彦 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2014-04-25 – 2017-03-31
• キーワード: 膜交通 / SNARE / ゼニゴケ / オルガネラ / ライブセルイメージング / 細胞膜 / 分泌輸送 / エキソサイトーシス

研究実績の概要

膜交通経路およびオルガネラの新規獲得・多様化について新たな知見を得ることを目的とし、当該年度は、植物の陸上化に伴い多様化したと考えられている分泌/エキソサイトーシス経路とその制御因子、特にSYP1メンバーについて注目し、解析を行った。
SYP1は主に細胞膜に局在し、細胞膜と分泌小胞の融合の実行因子として機能している。これまでの比較ゲノム解析から植物の陸上化に伴い、SYP1パラログ数の増加がみられ、車軸藻類の一種Klebsormidiumでは1遺伝子だが、ゼニゴケでは4遺伝子、シロイヌナズナでは9遺伝子存在する。ゼニゴケの4つのSYP1メンバーすべてを蛍光タンパク質融合のコンストラクトを用いて可視化し、局在観察を行ったところ、細胞膜に加え、細胞種特異的なオルガネラ・細胞内構造に局在することが明らかになった。また、この特異的な輸送制御についてプロモーター交換実験等により調べたところ、細胞種特異的に一過的な細胞状態変化に応じ、遺伝子の発現制御と輸送の方向の切替えが起こることで、特定のオルガネラ・細胞内構造への輸送が制御されていることが明らかになった。
これまでに報告されている他の陸上植物に特異的な細胞内構造・オルガネラについての知見と本研究で得られた知見を比較・統合した結果、既存の輸送経路を新規の細胞内構造・オルガネラ方向に転用していることが考えられた。陸上植物の共通祖先は、新規オルガネラ/細胞内構造獲得のストラテジーの1つとして、細胞種特異的・細胞状態特異的に既存の膜交通経路を異なるオルガネラへの輸送に転用させることで、オルガネラの獲得とそれに伴う新規膜交通経路の獲得を行ったことが強く示唆された。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Dynamic reorganization of the endomembrane system during spermatogenesis in Marchantia polymorpha (2017)
  • 著者名/発表者名: Naoki Minamino, Takehiko Kanazawa, Ryuichi Nishihama, Katsuyuki T. Yamato, Kimitsune Ishizaki, Takayuki Kohchi, Akihiko Nakano, Takashi Ueda
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1007/s10265-017-0909-5
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Exocytic trafficking pathways in plants: why and how they are redirected (2017)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Kanazawa, Takashi Ueda
  • 雑誌名: New Phytologist 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 植物特異的オルガネラの獲得に伴う膜交通経路の再配向 (2017)
  • 著者名/発表者名: 金澤建彦, 森中初音, 海老根一生, 法月拓也, 南野尚紀, 西浜竜一, 河内孝之, 中野明彦, 上田貴志
  • 学会等名: 第58回植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2017-03-18
• [学会発表] 植物のオルガネラ獲得のストラテジー (2017)
  • 著者名/発表者名: 金澤建彦
  • 学会等名: 第六回二研同門会
  • 発表場所: 東京農業大学（東京都世田谷区）
  • 年月日: 2017-03-11
• [学会発表] 新規オルガネラ獲得に伴う分泌輸送経路の再配向 (2016)
  • 著者名/発表者名: 金澤建彦
  • 学会等名: 第5回日本エンドメンブレンミーティング
  • 発表場所: 東京大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2016-09-28
• [学会発表] Cell specific redirection of the secretory pathway led to acquisition of new organelles during land plant evolution (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahiko Kanazawa
  • 学会等名: 19th European Network for Plant Endomembrane Research meeting
  • 発表場所: Bordeaux（France）
  • 年月日: 2016-08-31
  • 国際学会
• [学会発表] Cell type-specific reorientation of a trafficking pathway led to acquisition of new organelles during land plant evolution (2016)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Kanazawa, Hatsune Morinaka, Takuya Norizuki, Atsuko Era, Naoki Minamino, Yu Shikano, Masaru Fujimoto, Tomohiro Uemura, Ryuichi Nishihama, Katsuyuki T. Yamato, Kimitsune Ishizaki, Tomoaki Nishiyama, Takayuki Kohchi, Akihiko Nakano, Takashi Ueda
  • 学会等名: EMBO Workshop, New model systems for early land plant evolution
  • 発表場所: Vienna（Austria）
  • 年月日: 2016-06-22
  • 国際学会