細胞周期に依存した細胞壁構築関連物質の輸送経路と方向性の変動

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12740432
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 横山 隆亮 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (90302083)
• Keywords: 細胞壁 / エンド型キシログルカン転移酵素 / 細胞分裂 / 細胞板 / 細胞内輸送

Research Abstract

細胞壁構築に関わる分泌酵素の一つであるエンド型キシログルカン転移酵素(EXGT)の細胞周期における動態を、抗EXGT抗体を用いた免疫組織学的手法とGreen Fluorescent Protein(GFP)を用いた分子生物学的手法により解析した。本酵素は細胞が伸長する間期には細胞外へ分泌されており、さらにこの分泌はBrefeldin Aによって阻害されることから、小胞体-ゴルジ体輸送によるものであることが示唆された。また細胞分裂期にはEXGTの細胞外への分泌は抑制され、分裂終期に進むとEXGTは新たに細胞壁が構築される細胞板へと積極的に輸送された。以上の結果から、EXGTは細胞周期に依存して輸送方向を変えることにより、新たな細胞壁構築から細胞伸長時の細胞壁再編まで機能していることが明らかになった(Yokoyama and Nishitani 2001,Plant Cell Physiol.42)。このような細胞内輸送の方向変化には細胞骨格のダイナミクスが関わると考え、細胞骨格の動態を可視化するためチューブリンおよび微少管結合蛋白質とRed Fluorescent Proteinとの融合蛋白質を発現させた形質転換タバコBY-2細胞を作成した。
またEXGT遺伝子は大きな遺伝子ファミリーを形成していることがわかり、幾つかの遺伝子については細胞伸長あるいは分裂時のみに発現している可能性が示唆された。このような遺伝子の発現制御と蛋白質の分泌方向の変動が、結果として各EXGTの局在を制御している可能性を調べるため、シロイヌナズナの全てのEXGT遺伝子をゲノムのデータベースより同定し、それらの全ての遺伝子の発現パターンを解析した(Yokoyama and Nishitani 2000,Plant Biology 2,598-604)。

Research Products

• [Publications] Ryusuke Yokoyama : "Functional Diversity of Xyloglucan-Related Proteins and its Implications in the Cell Wall Dynamics in Plants"Plant Biology. 2. 598-604 (2000)
• [Publications] Ryusuke Yokoyama : "Endoxyloglucan Transferase is Localized both in Cell Plate and Secretory Pathway Destined for the Apoplast in Tobacco Cells"Plant and Cell Physiology. 42(in press). (2001)