オルガネラ獲得に伴う膜交通経路の再配向機構

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K14738
• 研究機関: 基礎生物学研究所
• 研究代表者: 金澤 建彦 基礎生物学研究所, 細胞動態研究部門, 助教 (60802783)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: オルガネラ / 膜交通 / 分泌経路 / ゼニゴケ / 油体 / 転写因子

研究実績の概要

真核細胞内に存在するタンパク質や脂質、多糖類は、「膜交通」と呼ばれるシステムにより、それらが機能する単膜系オルガネラへと正確に輸送される。進化の過程において、オルガネラの新規獲得に伴い、新規膜交通経路の開拓があったと考えられるが、その進化的イベントに膜交通とその実行因子群がどのように関与したのかについてはほとんど分かっていない。
本研究課題では、系統特異的オルガネラ獲得の分子機構解明の基盤となる知見の構築を目指し、苔類特異的なオルガネラである油体を新規獲得オルガネラのモデルとして、ゼニゴケの油体発生と膜交通の関与、植物の系統特異的オルガネラ獲得の共通モジュールの解明を目指した。
ゼニゴケの油体が分泌経路（細胞外方向の輸送）を細胞内方向へと切り替えることにより形成されること、また、その輸送方向の切替えおよび油体形成に重要な役割を果たす転写因子群を同定し、学術論文に発表した。油体の生長に伴い、油体細胞も肥大化することから、細胞膜・細胞外への分泌経路と油体方向の分泌経路の方向転換は、周期的に繰り返すことが想定され、このオルガネラへの輸送切替えの周期を「油体周期」として提唱した。
さらに、分泌経路の方向転換時には、細胞骨格の大規模な再編成が起こり、この細胞骨格の再編成がオルガネラ形態形成に関与する分子の輸送やオルガネラ・ポジショニングに重要な役割を果たしていることが示唆されるとともに、その細胞骨格再編成が油体形成マスター転写因子制御下に存在する未知因子により制御されていることを示唆する結果が得られつつある。

研究成果

• [国際共同研究] Monash University(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: Monash University
• [国際共同研究] Max Planck Institute/Heidelberg University(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Max Planck Institute/Heidelberg University
• [国際共同研究] Universidad Nacional del Litoral(アルゼンチン)
  • 国名: アルゼンチン
  • 外国機関名: Universidad Nacional del Litoral
• [雑誌論文] The liverwort oil body is formed by redirection of the secretory pathway (2020)
  • 著者名/発表者名: Kanazawa Takehiko, Morinaka Hatsune, Ebine Kazuo, Shimada Takashi L., Ishida Sakiko, Minamino Naoki, Yamaguchi Katsushi, Shigenobu Shuji, Kohchi Takayuki, Nakano Akihiko, Ueda Takashi
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 ページ: 6152
  • DOI: 10.1038/s41467-020-19978-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Arabidopsis V-ATPase is localized to the TGN/EE via a seed plant-specific motif (2020)
  • 著者名/発表者名: Lupanga Upendo, Rohrich Rachel, Askani Jana, Hilmer Stefan, Kiefer Christiane, Krebs Melanie, Kanazawa Takehiko, Ueda Takashi, Schumacher Karin
  • 雑誌名: eLife 巻: 9 ページ: e60568
  • DOI: 10.7554/eLife.60568
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Characterization of ancestral myosin XI from Marchantia polymorpha by heterologous expression in Arabidopsis thaliana (2020)
  • 著者名/発表者名: Duan Zhongrui, Tanaka Misato, Kanazawa Takehiko, Haraguchi Takeshi, Takyu Akiko, Era Atsuko, Ueda Takashi, Ito Kohji, Tominaga Motoki
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: 104 ページ: 460～473
  • DOI: 10.1111/tpj.14937
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oil Body Formation in Marchantia polymorpha Is Controlled by MpC1HDZ and Serves as a Defense against Arthropod Herbivores (2020)
  • 著者名/発表者名: Romani Facundo、Banic Elizabeta, Florent Stevie N., Kanazawa Takehiko, Goodger Jason Q.D., Mentink Remco A., Dierschke Tom, Zachgo Sabine, Ueda Takashi, Bowman John L., Tsiantis Miltos, Moreno Javier E.
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 30 ページ: 2815～2828.e8
  • DOI: 10.1016/j.cub.2020.05.081
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 苔類ゼニゴケの油体発生に伴う分泌経路の方向転換制御機構 (2021)
  • 著者名/発表者名: 金澤建彦, 上田貴志
  • 学会等名: 第62回 日本植物生理学会年会
• [学会発表] 植物の新規オルガネラ獲得に伴う膜交通経路の制御機構 (2020)
  • 著者名/発表者名: 金澤建彦, 上田貴志
  • 学会等名: 日本植物学会第84回大会
• [学会発表] ゼニゴケの油体形成および輸送に関わる因子の探索 (2020)
  • 著者名/発表者名: 金澤建彦, 上田貴志
  • 学会等名: 第61回 日本植物生理学会年会
• [備考] ゼニゴケの油体は分泌経路の方向転換によりつくられる
  • URL: https://www.nibb.ac.jp/pressroom/news/2020/12/01.html