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2021 年度 実施状況報告書

植物の発生分化における核小体とAS2/LOBファミリーの役割の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K06218
研究機関中部大学

研究代表者

町田 千代子  中部大学, 応用生物学部, 特任教授 (70314060)

研究分担者 小島 晶子  中部大学, 応用生物学部, 准教授 (10340209)
町田 泰則  名古屋大学, 理学研究科, 名誉教授 (80175596)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードエピジェネティック制御 / 核小体 / 葉の発生分化 / AS2/LOB family / AS2/LOBドメイン / シロイヌナズナ
研究実績の概要

シロイヌナズナの葉の表裏軸形成の鍵因子であるAS2は、約100アミノ酸からなる植物に固有のAS2/LOBドメインを持つAS2/LOB familyのメンバーである。近年、AS2/LOB familyのメンバーの研究が進み、発生分化や環境応答、植物ホルモン制御等の多様な機能との関連が報告され、遺伝子発現制御に関与することが示唆されているもののその分子機能は不明な点が多い。AS2/LOBドメインはzinc-finger motif(ZF-motif)、保存されたグリシンを含む領域(ICG-region)、 leucine-zipper like 配列(LZL-region)を持つ。AS2/LOBドメイン内のZF-motifはすべてのメンバーで保存され、DNA 結合活性を持つことが示されているが、一般的な転写因子とは異なる機能をもつと考えられる。また、最も研究が進んでいるAS2は、核小体周縁部内側に顆粒状に局在すること、AS2が関わる葉の表裏軸形成にはエピジェネティックな制御や核小体機能と密接な関連を持つ多くの因子が関わる事が明らかになっている。本研究では、第一に、AS2の4種の変異タンパク質についてAS2 body形成とAlphaScreenを用いたCGCCGC/GCGGCG配列への結合活性を調べた。その結果、ICG-region内のグリシンがグルタミン酸に置換した変異タンパク質はCGCCGC/GCGGCG配列との相互作用が認められた。一方、ZF-motif内の変異、ICG-regionの変異、C端側の変異を持つタンパク質いずれの場合も核質には検出されるがAS2 bodyは検出されなかった。AS2 bodyの形成には、単なるDNA結合だけではなくエピジェネティックな制御や核小体機能と密接な関連を持つ複数の因子が関わる可能性が考えられる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

第一に、AS2/LOBドメインのアミノ酸配列の分子的機能を解明するために4種の変異体を用いて、CGCCGC/GCGGCG配列への結合活性とAS2 body形成を調べた。第二に、顆粒状のAS2 bodyの形成は、核小体形成と深い関連性があることを核小体タンパク質をコードする複数の遺伝子の変異体におけるAS2 body 形成を調べた。AS2 bodyの形成には核小体の構造と機能が正常に保たれている事が必要である事がわかった。これらの結果について論文準備中である。また、AS2/LOBファミリーのメンバーの顆粒形成と 45S rDNA リピートとの分子的関連性を調べている。申請書で提案した3つの実験について概ね結果が得られていることから、研究は、概ね順調に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

申請書で提案した2021年度の3つの実験について概ね結果が得られていることから、研究は、概ね順調に進展していると言える。今後、AS2/LOBファミリーの共通した分子機能を調べるために、AS2のアミノ酸置換変異やAS2/LOBファミリーの他のメンバーについても、CGCCGC/GCGGCG配列への結合活性を調べる必要がある。また、AS2が45S rDNAと相互作用する可能性(Luo et al., 2020;Machida et al., 2022)が考えられる事から、45S rDNAとの相互作用とETTのCGCCGC/GCGGCG配列への結合との関連性について、今後明らかにする必要がある。基本的には、申請書で提案した実験を推進する。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウイルスの感染拡大の影響により、参加を予定していた学会がWEBになり、旅費を繰り越す事になったため。
使用計画:出張可能となった場合には、学会参加と共同研究打ち合わせのために使用する。論文投稿の準備をしており、英文校閲のための謝金として使用する。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Arabidopsis ASYMMETRIC LEAVES2 (AS2): roles in plant morphogenesis, cell division, and pathogenesis2022

    • 著者名/発表者名
      Machida Yasunori、Suzuki Takanori、Sasabe Michiko、Iwakawa Hidekazu、Kojima Shoko、Machida Chiyoko
    • 雑誌名

      Journal of Plant Research

      巻: 135 ページ: 3~14

    • DOI

      10.1007/s10265-021-01349-6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ゲノムデータベースからシロイヌナズナ ASYMMETRIC LEAVES2(AS2)の起源を探る2022

    • 著者名/発表者名
      岩川秀和・小島晶子・笹部美知子・松本省吾・町田泰則・町田千代子
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会 茨城県つくば市(オンライン開催)
  • [学会発表] シロイヌナズナにおけるCRISPR/Cas9システムを用いた DNAメチル化編集技術の開発2022

    • 著者名/発表者名
      平田峻也・大河優奈・池田陽子・高橋広夫・西村泰介・町田千代子・小林括平・賀屋秀隆
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会 茨城県つくば市(オンライン開催)
  • [学会発表] Roles of ASYMMETRIC LEAVES2 (AS2) and NUCLEOLIN1 in the Adaxial-Abaxial PolaritySpecification at the Perinucleolar Region in Arabidopsis.2021

    • 著者名/発表者名
      Ando S., Iwakawa H., Kojima S., Machida Y., Machida C.
    • 学会等名
      The Mechanisms of Plant Development. FASEB SRC (USA) (WEB)
    • 国際学会
  • [学会発表] 葉の発生分化における核小体の役割の解明2021

    • 著者名/発表者名
      町田千代子・安藤沙友里・日比野哲紀・岩川秀和・笹部美知子・小島晶子・町田泰則
    • 学会等名
      第38回日本植物バイオテクノロジー学会つくば大会(オンライン開催)
  • [学会発表] 葉の発生分化におけるDNAメチル化を介したエピジェネティック制御2021

    • 著者名/発表者名
      日比野哲紀・高橋広夫・岩川秀和・杉山宗隆・町田泰則・町田千代子・小島晶子
    • 学会等名
      日本植物学会第85回大会 東京都八王子市(オンライン開催)
  • [学会発表] シロイヌナズナのAS2のzinc-finger motifの分子機能の解析2021

    • 著者名/発表者名
      安藤沙友里・野元美佳・多田安臣・笹部美知子・山本興太朗・小島晶子・町田泰則・町田千代子
    • 学会等名
      日本植物学会第85回大会 東京都八王子市(オンライン開催)
  • [学会発表] シロイヌナズナにおける脱メチル化酵素を用いたDNAメチル化編集技術の開発2021

    • 著者名/発表者名
      平田峻也・大河優奈・若林荘太朗・高橋広夫・町田千代子・池田陽子・西村泰介・小林括平・賀屋秀隆
    • 学会等名
      日本植物学会第85回大会 東京都八王子市(オンライン開催)
  • [学会発表] 植物の葉の発生分化に関わるAS2 body形成における核小体の役割の解明2021

    • 著者名/発表者名
      町田千代子・安藤沙友里・日比野哲紀・岩川秀和・栗原大輔・東山哲也・笹部美知子・小島晶子・町田泰則
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会 神奈川県横浜市
  • [学会発表] ゲノムデータベースを利用した植物に特有のAS2/LOBファミリーの分子系統解析2021

    • 著者名/発表者名
      岩川秀和・小島晶子・松本省吾・町田泰則・町田千代子
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会 神奈川県横浜市

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公開日: 2022-12-28  

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