細胞増殖分化に関与する色素体機能の解明

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 26440137
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 吉岡 泰 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (60202397)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 葉緑体 / 細胞周期

研究実績の概要

本研究の目的はシロイヌナズナのCRLタンパク質の機能解明を通じて、細胞分化・増殖に関与する色素体機能の解明を目指すことである。このためにcrl変異体のエンハンサー、サプレッサー変異のスクリーニング、CRLタンパク質と相互作用するタンパク質の同定、色素体を持たない細胞の細胞周期の解析をおこなった。その結果、crlのエンハンサー変異候補遺伝子を数個得た。さらに、候補遺伝子を得るためにスクリーニングを継続している。また、すでに得られた候補遺伝子については、原因遺伝子のマッピングを進めている。タグを付加したCRLタンパク質を発現しているシロイヌナズナより、タグに対する抗体を用いて、CRLタンパク質を含むタンパク質複合体を精製した。質量分析によって、CRLと相互作用しているタンパク質候補を数種類同定した。これらの候補タンパク質のうち、１種類についてはそのタンパク質にタグを付加した組み換えタンパク質遺伝子をシロイヌナズナに導入し、タグに対する抗体をもちいてCRLと相互作用する候補タンパク質を精製した。その結果、CRLタンパク質がそのタンパク質と相互作用するタンパク質として同定された。以上の結果から、少なくとも１つはCRLと相互作用するタンパク質を同定できたと考えられる。このタンパク質はオルガネラにおいて、植物の成長に関係するある物質の生成に関与することが他のグループより報告されていた。その物質をcrl変異体の根に投与したところ、crl変異体の根の成長が部分的に回復した。この結果は我々が同定したタンパク質がCRLと相互作用するということと矛盾しないものである。また、crl変異体の根を用いた解析によって、色素体を持たない細胞が色素体を持つ細胞と同程度にS期に入れることが明らかとなった。

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

平成26年度の研究計画では、crl変異体のエンハンサー、サプレッサー変異のスクリーニング、CRLタンパク質と相互作用するタンパク質の同定、色素体を持たない細胞の細胞周期の解析をおこなう予定であった。CRLタンパク質と相互作用するタンパク質の同定が進んだため、エンハンサー、サプレッサー変異のスクリーニングの進行がやや遅れ気味であったが、すくなくとも数個の候補を得ることができた。そのため平成27年度中にエンハンサー、サプレッサー変異の同定に至ると予想している。また、CRLと相互作用するタンパク質と考えられるタンパク質の同定することができ、そのタンパク質の機能を通じてCRLタンパク質が植物の成長に関与するらしいという手がかりを得ることができた。今後はこの遺伝子とCRLとの関連の解析を進めることによって、細胞増殖に関与する色素体機能を解明できるのではないかと期待される。色素体を持たない細胞の細胞周期の解析は、根端分裂組織において色素体を持たない細胞を同定することが難しいため、シロイヌナズナの根端を用いた解析は容易でないことが明らかとなった。その結果を踏まえて、今後はより解析に適した材料を用いた解析に重点を移した方が良いという方針を立てることができた。以上より、これまでの研究の進行は概ね予定通りであると考えられる。

今後の研究の推進方策

平成２７年度よりエンハンサー、サプレッサースクリーニングに割く時間をふやし、この解析を加速する。また、CRLと相互作用するタンパク質を通じたCRLタンパク質の機能解明に関しては、現在同定しているタンパク質遺伝子とcrlとの相互作用を遺伝学的解析などによって明らかにしてゆく。また、質量分析によって同定されたCRLと相互作用するタンパク質候補の大部分はCRLとの相互作用が確認できていないが、これらについては試験管内翻訳系を用いて合成したタンパク質を用いてCRLとの相互作用を確認してゆく。色素体を持たない細胞の細胞周期の解析は、ヒメツリガネゴケのCRL相同遺伝子破壊株を用いた解析に重点を移す。

次年度使用額が生じた理由

年度末に修理が必要となった植物栽培装置の修理が年度をまたいだため、その支払い予定代金約23万円が次年度へ繰り越しとなった。

次年度使用額の使用計画

平成27年度４月中に植物細胞装置の修理が終了する予定である。修理完了後速やかに平成27年度繰り越し分を使用する。

研究成果

• [雑誌論文] Chloroplast Dysfunction Causes Multiple Defects in Cell Cycle Progression in the Arabidopsis crumpled leaf Mutant (2014)
  • 著者名/発表者名: Elodie Hudik, Yasushi Yoshioka, Séverine Domenichini, Mickaël Bourge, Ludivine Soubigout-Taconnat, Christelle Mazubert, Dalong Yi, Sandrine Bujaldon, Hiroyuki Hayashi, Lieven De Veylder, Catherine Bergounioux, Moussa Benhamed, Cécile Raynaud
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 166 ページ: 152-167
  • DOI: DOI:10.1104/pp.114.242628
  • 査読あり
• [学会発表] シロイヌナズナCRUMPLED LEAF変異体の根の生長に対する一酸化窒素の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 村田綾、青木雄哉、氏原麻衣、吉岡 泰
  • 学会等名: 日本植物生理学会第56回年会
  • 発表場所: 東京都東京農業大学
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-16