植物の発生における細胞増殖の周期と変調を司る転写制御機構

2023 年度 実績報告書

• 研究領域: 細胞システムの自律周期とその変調が駆動する植物の発生
• 研究課題/領域番号: 22H04714
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 伊藤 正樹 金沢大学, 生命理工学系, 教授 (10242851)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 細胞周期 / 細胞増殖 / 転写制御 / シロイヌナズナ

研究実績の概要

DREAM complexはE2FとMYB3Rなどの細胞周期制御に重要な転写因子を含む複合体であり、広範囲の細胞周期遺伝子の転写を制御している。DREAM構成因子の1つをコードするTCXファミリーには、気孔系譜細胞に特異的なSOL1とSOL2が存在しており、二重変異体は気孔系譜細胞の過剰な分裂による気孔の発生異常が生じることを既に明らかにしている。TAP tagを利用したタンパク質複合体解析からは、SOL1はE2FおよびDPファミリータンパク質と相互作用していることが示唆された。また、e2fの変異がsol1 sol2二重変異体の異常を抑圧する効果があることが分かった。R2R3型Myb転写因子をコードするFLPの変異はsol1 sol2と同様の表現型を示すことなどから、同一の経路で機能していることが示唆されている。e2f変異はflp変異体に対しても抑圧効果を示すこと、FLP過剰発現による気孔系譜細胞の分裂抑制を強く促進することが分かった。このような結果から、FLP、SOL1/2およびE2Fの三者が密接に関わり、SOL1/2とE2Fの物理的な相互作用が関与する転写制御系が存在し、気孔系譜細胞の細胞周期を制御しているものと予想された。

細胞サイズ制御因子SCL28については、免疫沈降と質量分析による解析を行った結果、AtSOMS1に加えて、新たな相互作用因子として新規GRAS転写因子を同定した。このGRAS転写因子は2つのよく似た遺伝子にコードされており、二重変異体ではscl28変異体と同様の細胞サイズの低下が観察される。scl28変異を組み合わせて解析したところ、根では単独変異と同じ表現型を示すが、葉では組み合わせにより表現型が強くなることが分かった。このようにSCL28は複数のタンパク質と相互作用しながら、組織特異的な仕組みで機能し細胞サイズを制御している可能性が示唆された。

現在までの達成度 (段落)

令和5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5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] Royal Holloway University of London(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: Royal Holloway University of London
• [国際共同研究] University of Hamburg(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: University of Hamburg
• [国際共同研究] Biological Research Centre(ハンガリー)
  • 国名: ハンガリー
  • 外国機関名: Biological Research Centre
• [国際共同研究] Institute of Plant Sciences Paris Saclay(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: Institute of Plant Sciences Paris Saclay
• [雑誌論文] MYB3R-mediated and cell cycle-dependent transcriptional regulation of a tobacco ortholog of <i>SCARECROW-LIKE28</i> in synchronized cultures of BY-2 cells (2023)
  • 著者名/発表者名: Mineta K, Hirota J, Yamada K, Itoh T, Chen P, Iwakawa H, Takatsuka H, Nomoto Y, Ito M
  • 雑誌名: Plant Biotechnology 巻: 40 ページ: 353～359
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.23.0515a
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The canonical E2Fs together with RETINOBLASTOMA-RELATED are required to establish quiescence during plant development (2023)
  • 著者名/発表者名: Gombos M, Raynaud C, Nomoto Y, Molnar E, Brik-Chaouche R, Takatsuka H, Zaki A, Bernula D, Latrasse D, Mineta K, Nagy F,He X, Iwakawa H, Oszi E, An J, Suzuki T, Papdi C, Bergis C, Benhamed M, Bogre L, Ito M, Magyar Z
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 6 ページ: 903
  • DOI: 10.1038/s42003-023-05259-2
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Jasmonates, gibberellins, and powdery mildew modify cell cycle progression and evoke differential spatiotemporal responses along the barley leaf (2023)
  • 著者名/発表者名: Krasauskas J, Ganie SA, Al-Husari A, Bindschedler L, Spanu P, Ito M, Devoto A
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 巻: 75 ページ: 180～203
  • DOI: 10.1093/jxb/erad331
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] ChIP-Seq およびRNA-Seqデータから DREAM複合体の転写制御機構を探る (2024)
  • 著者名/発表者名: 岩川秀和, 山本留衣, 野本友司, 鈴木孝征, 伊藤正樹
  • 学会等名: 第65回日本植物生理学会年会
• [学会発表] 気孔形成において細胞分裂を制御するTCXファミリータンパク質による転写因子複合体の形成 (2024)
  • 著者名/発表者名: 峯田敬斗, 岩川秀和, 西内巧, 伊藤正樹
  • 学会等名: 第65回日本植物生理学会年会
• [学会発表] シロイヌナズナの活性化型MYB3R転写因子は細胞質分裂の進行と植物のライフサイクルに不可欠である (2024)
  • 著者名/発表者名: 千賀理保子, 野本友司, 鈴木孝征, 伊藤正樹
  • 学会等名: 第65回日本植物生理学会年会
• [学会発表] 気孔前駆細胞特異的なTCXファミリータンパク質による転写制御機構と細胞分裂における役割 (2023)
  • 著者名/発表者名: 峯田敬斗, 野本友司, 岩川秀和, 西内巧, 鈴木孝征, 伊藤正樹
  • 学会等名: 北陸植物学会2023年度大会
• [学会発表] The Arabidopsis KNO1 protein targets RMI1 for autophagic degradation promoting homologous recombination upon DNA damage (2023)
  • 著者名/発表者名: Chen P, Schnittger A, De Winne N, De Jaeger G, Ito M, Heese M
  • 学会等名: Taiwan-Japan Plant Biology 2023 Symposium (TJPB2023)
  • 国際学会
• [学会発表] Control of cell division for stomatal formation requires transcriptional regulation by stomatal lineage-specific TCX family proteins (2023)
  • 著者名/発表者名: Mineta K, Nomoto K, Iwakawa H, Suzuki T, Nishiuchi T, Ito M
  • 学会等名: Taiwan-Japan Plant Biology 2023 Symposium (TJPB2023)
  • 国際学会
• [学会発表] Developmental repression of cell cycle through the action of DREAM complex containing both E2F and MYB3R transcription factors (2023)
  • 著者名/発表者名: Masaki Ito
  • 学会等名: Taiwan-Japan Plant Biology 2023 Symposium (TJPB2023)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Expanding roles of transcriptional regulation during the plant cell cycle (2023)
  • 著者名/発表者名: Masaki Ito
  • 学会等名: Sustainable Enhancement of Plant Productivity with Precision
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A GRAS family transcription factor, SCARECROW-LIKE28, regulates cell size by inhibiting G2 progression in Arabidopsis (2023)
  • 著者名/発表者名: Nomoto Y, Takatsuka H, Yamada K, Mineta K, Chen P, Iwakawa H, Nishiuchi T, Ito M
  • 学会等名: The 33rd International Conference on Arabidopsis Research
  • 国際学会
• [学会発表] KNO1-mediated autophagic degradation of the Bloom syndrome complex component RMI1 promotes homologous recombination (2023)
  • 著者名/発表者名: Chen P, Schnittger A, De Winne N, De Jaeger G, Ito M, Heese M
  • 学会等名: The 33rd International Conference on Arabidopsis Research
  • 国際学会
• [学会発表] 気孔前駆細胞特異的なTCXファミリータンパク質による転写制御機構と細胞分裂における役割 (2023)
  • 著者名/発表者名: 峯田敬斗, 岩川秀和, 野本友司, 西内巧, 鈴木孝征, 伊藤正樹
  • 学会等名: 日本植物学会第87回大会
• [備考] 植物発生生物学研究室ウェブサイト
  • URL: http://bio.w3.kanazawa-u.ac.jp/bio-s/plantdev/
• [備考] Science Japan
  • URL: https://sj.jst.go.jp/news/202206/n0623-03k.html