DNA複製における岡崎フラグメントの非対称的分布は細胞分化と関連しているか

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25650094
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 町田 泰則 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 特任教授 (80175596)
• 研究分担者: 伊藤 正樹 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (10242851)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: シロイヌナズナ / 細胞分化 / 分化の鍵遺伝子 / 遺伝子転写 / 岡崎フラグメント / 不連続的DNA複製

研究実績の概要

初期葉原基では、まず葉の裏側化遺伝子が全体的に発現する。その後予定表側領域で表側遺伝子が発現し、表側部分が形成される。我々は、葉の表側分化にとって、裏側化遺伝子であるETT/ARF3が抑制される必要性を見いだした。この時に裏側因子が発現する細胞が非対称分裂により生まれ、一方の娘細胞でETTが抑制され、同時に表側遺伝子が発現するというモデルを立てた。本研究では、この非対称分裂におけるETT遺伝子の非対称な転写抑制と親細胞のDNA複製における非対称性（リーディング鎖とラギング鎖複製という非対称性）との間に相関があるかどうかを調べた。ETT遺伝子の3キロ上流に複製起点が存在するので、ETTはラギング鎖として複製されるDNA鎖を鋳型にして転写されることになる。まず (1)ラギング鎖合成に関わっている遺伝子の変異が、葉の表側分化を阻害するのか、またETTの発現抑制に影響するのかを調べた。(2)ETTの発現レベルと岡崎フラグメントの蓄積レベルとの相関を研究する計画であった。
実験では、表現型が見やすいas2変異体に複製関連変異を導入し、二重変異体の表現型を観察した。8種類の複製関連遺伝子、ラギング鎖合成に関わるICU2 (ポリメラーゼα)、POLD (ポリメラーゼδ)、PCNA、RNASEH2A;FEN1(RNaseH),LIG1A/B(DNA リガーゼ )及びリーディング鎖合成に関わるPOLE(E1,E2:ポリメラーゼε) 、両鎖の染色体複製に関わるFAS2遺伝子のT-DNA 挿入変異体を解析した。その結果、fas2変異体では95%で表側化が阻害され、ICU2,　POLD3, RNASEH2変異体においては1-10%の個体で抑制されることがわかった。この結果から、染色体複製は表側分化にとって極めて重要であり、またラギング鎖合成が適切に進行することも表側分化に関係していると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Calcium-dependent protein kinases responsible for the phosphorylation of a bZIP transcription factor FD crucial for the florigen complex formation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawamoto, N., Sasabe, M., Motomu Endo, M., Machida, Y. and Araki, T.
  • 雑誌名: Science Rep. 巻: 5:8341 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1038/srep08341.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genetic interaction between G2/M phase-specific transcription factor MYB3R4 and MAPKKK ANP3 for execution of cytokinesis in Arabidopsis thaliana. (2015)
  • 著者名/発表者名: Saito T, Fujikawa H, Haga N, Suzuki T, Machida Y, Ito M.
  • 雑誌名: Plant Signal. Behav. 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 2015 Mar 25:0. Epub ahead of print
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reprogramming of plant cells induced by 6b oncoproteins from the plant pathogen Agrobacterium. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ito, M. and Machida, Y
  • 雑誌名: J. Plant Res. 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 2015 Feb 19. Epub ahead of print
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Signaling pathway that controls plant cytokinesis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sasabe, M. and Machida, Y
  • 雑誌名: Enzymes 巻: 35 ページ: 145-165
  • DOI: 10.1016/B978-0-12-801922-1.00006-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Protein encoded by oncogene 6b from Agrobacterium tumefaciens has reprogramming potential and histone chaperone-like activity. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ishibashi, N. and Machida, Y.
  • 雑誌名: Front Plant Sci. 巻: 5:572 ページ: 1-7
  • DOI: 10.3389/fpls.2014.00572
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The carboxyl-terminal tail of the stalk of Arabidopsis NACK1/HINKEL kinesin is required for its localization to the cell plate formation site. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sasabe, M., Ishibashi, N., Haruta, T., Aki Minami, A., Kurihara, D., Higashiyama, T., Nishihama, R., Ito, M., and Machida, Y
  • 雑誌名: J. Plant Res. 巻: 128 ページ: 327-336
  • DOI: 10.1007/s10265-014-0687-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 植物に特徴的な細胞分裂の分子機構の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 町田泰則
  • 学会等名: 2015年日本植物生理学会賞・受賞講演
  • 発表場所: 東京農業大学百周年記念講堂、東京都
  • 年月日: 2015-03-17
  • 招待講演
• [学会発表] 植物の細胞板形成を支える分子メカニズム (2015)
  • 著者名/発表者名: 笹部美知子、桧垣匠、大和田理恵、相田治寿、西田結花、馳澤盛一郎、町田泰則
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学世田谷キャンパス、東京都
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] シロイヌナズナのBOBBER1とFASCITA2は葉の発生において協調的に機能する (2015)
  • 著者名/発表者名: 石橋奈々子、町田千代子、町田泰則
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学世田谷キャンパス、東京都
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] シロイヌナズナの葉の向背軸性の確立におけるAS1-AS2-ETT経路を介したサイトカイニン合成遺伝子の制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小島晶子、石橋奈々子、香田佳那、小嶋美紀子、高橋広夫、榊原均、町田泰則、町田千代子
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学世田谷キャンパス、東京都
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] シロイヌナズナの葉の向背軸形成におけるAS1-AS2によるKRP5遺伝子発現の抑制機能の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 伊藤卓馬、中川彩美、石橋奈々子、高橋広夫、小島晶子、町田泰則、町田千代子
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学世田谷キャンパス、東京都
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] Roles of INCURVATA2 and Replication Factor C subunit 3 in the establishment of adxial-abaxial polarity in which the AS1-AS2 is involved. (2015)
  • 著者名/発表者名: Quy Toan Luong, Sumie Keta, Toshiharu Asai, Haruka Funahashi, Ayami Nakagawa, Nanako Ishibashi, Yasunori Machida
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学世田谷キャンパス、東京都
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] カルシウム依存性タンパク質キナーゼCPK33はFDをリン酸化しフロリゲン複合体形成を制御する (2015)
  • 著者名/発表者名: 川本望、笹部美知子、遠藤求、町田泰則、荒木崇
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学世田谷キャンパス、東京都
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] ケミカルバイオロジーによるシロイヌナズナの葉の向背軸形成に関わる因子の探索 (2015)
  • 著者名/発表者名: 玉井元樹、中川彩美、伊藤卓馬、大賀一臣、高橋広夫、小島晶子、町田泰則、町田千代子
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学世田谷キャンパス、東京都
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] カンプトテシン産生植物チャボイナモリのDNAトポイソメラーゼⅠは、カンプトテシン投与したas1における葉の向背軸不全を抑圧する (2015)
  • 著者名/発表者名: 大河内俊貴、高橋真理、中川彩美、山崎真巳、斉藤和季、町田泰則、町田千代子
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学世田谷キャンパス、東京都
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] シロイヌナズナの葉の向背軸極性分化におけるETT下流因子IPT3遺伝子の役割の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 香田佳那、石橋奈々子、小嶋美紀子、中川彩美、高橋広夫、榊原均、町田泰則、町田千代子
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学世田谷キャンパス、東京都
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] シロイヌナズナの葉の表・裏分化におけるAS2-AS1複合体と核小体の役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 町田泰則、松村葉子、石橋奈々子、氣多澄江、小島晶子、町田千代子
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、横浜市
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] シロイヌナズナの葉の向背軸分化に関わるAS2タンパク質の分裂期における核小体周縁部局在の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 町田千代子、Luo Lilan、石橋奈々子、栗原大輔、氣多澄江、町田泰則
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、横浜市
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] シロイヌナズナの葉の発生分化のロバストネスを支えるAS1-AS2の機能解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中川彩美、高橋広夫、伊藤卓馬、玉井元樹、大河内俊貴、小島晶子、町田泰則、町田千代子
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、横浜市
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] シロイヌナズナの葉の軸形成におけるETTIN制御ネットワークの解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中川彩美, 高橋広夫, 伊藤卓馬, 小島晶子,町田泰則, 町田千代子
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 明治大学生田キャンパス、川崎市
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [学会発表] シロイヌナズナの葉の発生においてAS1・AS2はサイトカイニン合成を制御する (2014)
  • 著者名/発表者名: 小島晶子, 石橋奈々子, 小嶋美紀子, 高橋広夫, 香田佳那, 榊原均, 町田泰則, 町田千代子
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 明治大学生田キャンパス、川崎市
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [学会発表] シロイヌナズナのAS1-AS2が関わる葉の軸形成におけるDNAポリメラーゼαの役割の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: Luong Qui Toan, 気多澄江, 舟橋明華, 中川彩美, 石橋奈々子, 町田泰則, 町田千代子
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 明治大学生田キャンパス、川崎市
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [学会発表] 葉形成に関わるASSYMMETRIC LEAVES2タンパク質による核内スペックル形成に必要な領域 (2014)
  • 著者名/発表者名: 町田泰則, Luo Lilan, 石橋奈々子, 笹部美知子, 町田千代子, 鈴木崇紀
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 明治大学生田キャンパス、川崎市
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [学会発表] シロイヌナズナの側根原基で発現するプロテインホスファターゼの機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大和田理恵, 中野理恵, 南明希, 町田泰則, 笹部美知子
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 明治大学生田キャンパス、川崎市
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [学会発表] フロリゲン複合体形成を制御するタンパク質キナーゼの同定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川本望, 笹部美知子, 遠藤求, 町田泰則, 荒木崇
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 明治大学生田キャンパス、川崎市
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [学会発表] Epigenetic regulator ASYMMETRIC LEAVES2 protein presented around nucleoli and required for establishment leaf adaxial cell differentiation consistently forms speckles during mitosis (2014)
  • 著者名/発表者名: Chiyoko Machida, Lilan Luo, Sumie Keta, Daisuke Kunihara, Nanako Ishibashi, Michiko Sasabe and Yasunori Machida
  • 学会等名: 5th International Conference on Arabidopsis Research(ICAR)
  • 発表場所: University of British Columbia in Vancouver, Canada
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [学会発表] Chemical genetic analyses infer that AS1-AS2 controls cell division through ETTIN in leaf adaxial-abaxial and medio-lateral patterning, (2014)
  • 著者名/発表者名: Ayami Nakagawa, Hiro Takahashi, Takuma Ito, Shoko Kojima, Yasunori Machida and Chiyoko Machida
  • 学会等名: 5th International Conference on Arabidopsis Research(ICAR)
  • 発表場所: University of British Columbia in Vancouver, Canada
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [学会発表] Epigenetic regulator AS1-AS2 is involved in gene body DNA methylation of ETTIN in establishment of leaf adaxial-abaxial polarity in Arabidopsis thaliana (2014)
  • 著者名/発表者名: Takuma Ito, Simon Vial-Pradel, Eri Takada, Ayami Nakagawa, Mayumi Iwasaki, Yasunori Machida and Chiyoko Machida
  • 学会等名: 5th International Conference on Arabidopsis Research(ICAR)
  • 発表場所: University of British Columbia in Vancouver, Canada
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [学会発表] Knowledge-based bioinformatic analyses of microarrays predict that epigenetic regulator AS1-AS2 controls cell division through ETTIN in leaf adaxial-abaxial patterning (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiro Takahashi, Ayami Nakagawa, Nanako Ishibashi, Shoko Kojima, Yasunori Machida and Chiyoko Machida
  • 学会等名: 5th International Conference on Arabidopsis Research(ICAR)
  • 発表場所: University of British Columbia in Vancouver, Canada
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [学会発表] AS2 and BOB1 synergistically regulate cytokinin levels and the establishment of leaf adaxial-abaxial polarity through the ETT/ARF3-IPT3 pathway in Arabidopsis thaliana (2014)
  • 著者名/発表者名: Nanako Ishibashi, Yasunori Machida, Shoko Kojima, Mikiko Kojima, Hitoshi Sakakibara, Hiro Takahashi, Chiyoko Machida
  • 学会等名: Auxins and Cytokinins in Plant Development International Symposium 2014
  • 発表場所: Hotel Pyramida, Prague, Czech Republic
  • 年月日: 2014-06-29 – 2014-07-04
• [学会発表] ASYMMETRIC LEAVES1(AS1) and AS2 regulate the expression of AtlPT3 through AUXIN RESPONSE FACTOR3/ ETTINfunction during leaf development in Arabidopsis thaliana (2014)
  • 著者名/発表者名: Shoko Kojima, Hiro Takahashi, Nanako Ishibashi, Arista Handayani, Yoko Matsumura, Yasunori Machida and Chiyoko Machida
  • 学会等名: Auxins and Cytokinins in Plant Development International Symposium 2014
  • 発表場所: Hotel Pyramida, Prague, Czech Republic
  • 年月日: 2014-06-29 – 2014-07-04
• [図書] Edited THE ENZYME: Signalling Pathways in Plants. (2014)
  • 著者名/発表者名: Machida, Y.
  • 総ページ数: 298
  • 出版者: Academic Press
• [図書] 「高校生物解説書」監修 (2014)
  • 著者名/発表者名: 町田泰則、岡田清孝、山本興太朗
  • 総ページ数: 112
  • 出版者: 講談社
• [備考] 名古屋大学大学院理学研究科生命理学専攻 発生メカノ・セル・バイオロジー
  • URL: http://www.bio.nagoya-u.ac.jp/~yas/dmcb/indexjp.html
• [備考] 伊藤研究グループ Plant Growth & Development
  • URL: http://www.agr.nagoya-u.ac.jp/~bunka/ito_title%20page.html