| 研究課題/領域番号 |
19K06726
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| 研究機関 | 宮城大学 |
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研究代表者 |
日渡 祐二 宮城大学, 食産業学群(部), 教授 (10373193)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 先端成長 / 微小管関連因子 / 微小管 / ライブイメージング / 重力屈性 / 伸長方向制御 |
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| 研究実績の概要 |
先端成長は細胞の一部分のみが伸長する成長様式で極性成長の典型例である。これまでの研究から、微小管を介して先端成長の方向性が制御されることが判明し、方向性制御に作用する微小管関連因子の機能について解析されつつある。しかしながら、方向性制御に作用する微小管組織化の分子機構の全体像はよくわかっていない。本研究では、ヒメツリガネゴケ原糸体の先端成長をモデル系に用いて、先端成長の方向性制御に作用する微小管組織化の分子機構の全体像を明らかにすることを目的とした。本年度は、（1）微小管の生成、維持、消失にそれぞれ関連する因子群のリスト化と遺伝子系統解析、（2）蛍光タンパク質遺伝子のノックインによる微小管関連因子の局在解析、（3）遺伝子ノックアウトによる先端成長の表現型解析を行った。
（1)微小管生成因子 AUG8、GCP3a、微小管維持因子 EB1、AIR9、SPR2、FASS、微小管消失因子ULD、ULD相互作用因子候補Dynamin-like-proteinをリスト化し遺伝子系統解析した。微小管維持因子AIR9の遺伝子系統解析から、AIR9は緑藻と陸上植物まで存在することがわかった。AIR9は、これらの共通祖先で誕生した可能性が高い。(2)蛍光タンパク質遺伝子ノックインによる局在解析では、微小管維持因子AIR9は先端領域において微小管上に局在し、特に細胞膜近傍の微小管に多く蓄積することがわかった。さらに、微小管束にも蓄積が確認されたところから、微小管束の形成や維持に関与していることが示唆された。 (3)遺伝子ノックアウトによる微小管消失因子ULDの表現型解析では、ULD1a/1b二重欠失系統は野生型に比べ、伸長速度が低下した。さらに伸長方向に異常が観察されたことから、伸長の方向性制御に機能することがわかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
微小管の生成、維持、消失を制御する因子のリスト化を行っており、順次、細胞内発現コンストラクト、遺伝子破壊コンストラクトを作成している。その内、いくつかのコンストラクトについては、ヒメツリガネゴケの微小管可視化系統に遺伝子導入を行った。コンストラクトの作成と遺伝子導入に時間と労力がかかっている。この実験に対して、重点的に人材を投入することで形質転換体の作出を効率的に行う。また、重力応答時の微小管動態の観察システムの確立はシステム構成パーツの予備的な調査を行っており、システムの組み上げまで至っていない。そのため、システム構成パーツを検討する。
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| 今後の研究の推進方策 |
微小管の生成、維持、消失に関わる微小管関連因子のリスト化と遺伝子系統解析を引き続き行う。微小管関連因子群の局在解析については、前年度に引き続き、遺伝子ターゲティングによる発現系統を作出し、因子群の局在解析を行う。微小管関連因子群の遺伝子破壊、遺伝子発現抑制、遺伝子過剰発現解析についても、前年度に引き続き、微小管可視化系統を背景系統に用いて、微小管関連因子群の遺伝子破壊系統、エストロジェン誘導的遺伝子発現抑制系統、エストロジェン誘導的遺伝子過剰発現系統を作出し、表現型を解析する。特に、AIR9については、方向性制御に関わる微小管束に局在したことから、優先的に機能を解析する。またULDは方向性制御に関わることがわかったので、ULD相互作用因子Dynamin-like proteinの分子的作用とともに、方向性制御に対する因子群の役割を明らかにする。
重力応答時の微小管動態の観察システムの確立では、細胞に対する重力方向を変化させながらライブイメージングできるシステムを構築する。顕微鏡は既に設置済みであり、システム構成パーツも揃いつつあるので、ライブイメージングのための培養・観察条件を検討する。このシステムを用いて、細胞に対する重力方向を変えて伸長方向を変化させた場合、伸長領域での微小管の生成、維持、消失の動態を調べて、微小管構造体の組織化動態の変化を明らかにする。
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