植物の細胞リプログラミングを制御する分子機構の解明

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H03284
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 杉本 慶子 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, チームリーダー (30455349)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 細胞リプログラミング / 器官再生 / 植物ホルモン / ストレス応答 / シロイヌナズナ

研究実績の概要

傷害ストレスは細胞リプログラミングを誘導し、器官再生を促進するが、その分子機構は断片的にしか理解されていない。私たちは最近傷害ストレスが高温ストレスと一部共通した遺伝子発現変化を起こすことを見出しており、本研究ではこの知見をもとに傷害応答性の細胞リプログラミングを制御する転写制御機構の解明を進めることを目的とした。特に組織培養系を用いて細胞リプログラミングに関与する傷害シグナル受容後初期の転写制御ネットワークを明らかにすることと、葉肉プロトプラストの培養系を用いてこれらの制御因子の最終分化細胞からのリプログラミングにおける機能を明らかにすることを目指した。
今年度はこれまでに注目してきた傷害シグナル受容直後に働く転写制御ネットワークの機能検証を進め、特に鍵となる転写因子が幹細胞化に関与する遺伝子群を直接誘導することをRNAseq、ChIPseq及びゲルシフトアッセイによって示した。さらに、これらの転写制御関係を遺伝学的に検証するため、上流転写因子の過剰発現体に下流因子の機能欠損体を掛け合わせ、過剰発現体の表現型が下流因子の機能欠損によって軽減することを見出した。また逆に上流転写因子の機能欠損体に下流因子の過剰発現体を掛け合わせたところ、表現型が一部回復することも判明した。これらの結果は、傷害によって活性化する上流転写因子が幹細胞化の主要因子を誘導するという転写制御関係を支持するものである。また、これらの転写制御因子が高度に分化した細胞からのリプログラミングにも関与するかどうかを葉肉プロトプラストの実験系を用いて検討したところ、いくつかの因子の機能欠損体ではリプログラミング効率が著しく低下することが分かった。

現在までの達成度 (段落)

令和4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

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] VIB-UGent(ベルギー)
  • 国名: ベルギー
  • 外国機関名: VIB-UGent
• [雑誌論文] Cytokinin signaling promotes root hair growth by directly regulating RSL4 expression. (2023)
  • 著者名/発表者名: Takatsuka Hirotomo、Sasaki Anna、Takahashi Naoki、Shibata Michitaro、Sugimoto Keiko、Tanaka Maho、Seki Motoaki、Umeda Masaaki
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 巻: 13 March 2023 ページ: erad091
  • DOI: 10.1093/jxb/erad091
  • 査読あり
• [雑誌論文] Arabidopsis histone H3 lysine 9 methyltransferases KYP/SUVH5/6 are involved in leaf development by interacting with AS1-AS2 to repress KNAT1 and KNAT2 (2023)
  • 著者名/発表者名: Hung Fu-Yu、Feng Yun-Ru、Hsin Kuan-Ting、Shih Yuan-Hsin、Chang Chung-Han、Zhong Wenjian、Lai You-Cheng、Xu Yingchao、Yang Songguang、Sugimoto Keiko、Cheng Yi-Sheng、Wu Keqiang
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 6 ページ: 219
  • DOI: 10.1038/s42003-023-04607-6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] How do plants reprogramme the fate of differentiated cells? (2023)
  • 著者名/発表者名: Morinaka Hatsune、Sakamoto Yuki、Iwase Akira、Sugimoto Keiko
  • 雑誌名: Current Opinion in Plant Biology 巻: 74 ページ: 102377～102377
  • DOI: 10.1016/j.pbi.2023.102377
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Mechanisms of Plant Regeneration from Differentiated Cells: Approaches from Historical Tissue Culture Systems (2022)
  • 著者名/発表者名: Morinaka Hatsune、Coleman Duncan、Sugimoto Keiko、Iwase Akira
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 64 ページ: 297～304
  • DOI: 10.1093/pcp/pcac172
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] MYB3R-SCL28-SMR module with a role in cell size control negatively regulates G2 progression in Arabidopsis. (2022)
  • 著者名/発表者名: Takatsuka Hirotomo、Nomoto Yuji、Yamada Kesuke、Mineta Keito、Breuer Christian、Ishida Takashi、Yamagami Ayumi、Sugimoto Keiko、Nakano Takeshi、Ito Masaki
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 28 Dec 2022 ページ: 1～5
  • DOI: 10.1080/15592324.2022.2153209
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Auxin-Induced WUSCHEL-RELATED HOMEOBOX13 Mediates Asymmetric Activity of Callus Formation upon Cutting (2022)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Hayato、Hashimoto Naoki、Kawai Satomi、Yumoto Emi、Shibata Kyomi、Tameshige Toshiaki、Yamamoto Yuma、Sugimoto Keiko、Asahina Masashi、Ikeuchi Momoko
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 64 ページ: 305～316
  • DOI: 10.1093/pcp/pcac146
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transcriptional activation of auxin biosynthesis drives developmental reprogramming of differentiated cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto Yuki、Kawamura Ayako、Suzuki Takamasa、Segami Shoji、Maeshima Masayoshi、Polyn Stefanie、De Veylder Lieven、Sugimoto Keiko
  • 雑誌名: The Plant Cell 巻: 34 ページ: 4348～4365
  • DOI: 10.1093/plcell/koac218
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Trihelix transcription factors GTL1 and DF1 prevent aberrant root hair formation in an excess nutrient condition (2022)
  • 著者名/発表者名: Shibata Michitaro,Favero David S, Takebayashi Ryu,Takebayashi Arika,Kawamura Ayako,Rymen Bart,Hosokawa Yoichiroh,Sugimoto Keiko
  • 雑誌名: New Phytologist 巻: 235 ページ: 1426～1441
  • DOI: 10.1111/nph.18255
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Topoisomerase VI participates in an insulator-like function that prevents H3K9me2 spreading (2022)
  • 著者名/発表者名: Meteignier Louis-Valentin、Lecampion Cecile、Velay Florent、Vriet Cecile、Dimnet Laura、Rougee Martin、Breuer Christian、Soubigou-Taconnat Ludivine、Sugimoto Keiko、Barneche Fredy、Laloi Christophe
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 119 ページ: e2001290119
  • DOI: 10.1073/pnas.2001290119
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A hierarchical transcriptional network activates specific CDK inhibitors that regulate G2 to control cell size and number in Arabidopsis (2022)
  • 著者名/発表者名: Nomoto Yuji、Takatsuka Hirotomo、Yamada Kesuke、Suzuki Toshiya、Suzuki Takamasa、Huang Ying、Latrasse David、An Jing、Gombos Magdolna、Breuer Christian、Ishida Takashi、Maeo Kenichiro、Imamura Miyu、Yamashino Takafumi、Sugimoto Keiko、Magyar Zolten、Begre Leszle、Raynaud Cecile、Benhamed Moussa、Ito Masaki
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 13 ページ: 1660
  • DOI: 10.1038/s41467-022-29316-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] SUPPRESSOR OF PHYTOCHROME B-4 #3 reduces the expression of PIF-activated genes and increases expression of growth repressors to regulate hypocotyl elongation in short days (2022)
  • 著者名/発表者名: Jacques Caitlin N.、Favero David S.、Kawamura Ayako、Suzuki Takamasa、Sugimoto Keiko、Neff Michael M.
  • 雑誌名: BMC Plant Biology 巻: 22 ページ: 399
  • DOI: 10.1186/s12870-022-03737-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Epigenetic control of cellular reprogramming in plant regeneration (2022)
  • 著者名/発表者名: Keiko Sugimoto
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia Conference, Awaji, Japan
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Control of cell reprogramming in plant regeneration (2022)
  • 著者名/発表者名: Keiko Sugimoto
  • 学会等名: FASEB meeting, Boston, USA
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] How do plants feel the damage to protect and rebuild themselves? (2022)
  • 著者名/発表者名: Keiko Sugimoto
  • 学会等名: EMBO Workshop, Montpellier, France
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Control of cell reprogramming in plant regeneration (2022)
  • 著者名/発表者名: Keiko Sugimoto
  • 学会等名: Israeli Center for Genome Editing, online
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] Cell Function Research Team
  • URL: http://cellfunction.riken.jp/