植物における細胞死制御機構の解明

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15770023
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 山田 真紀 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 助手 (10332595)
• Keywords: 細胞死 / アポトーシス / ストレス応答 / プログラム細胞死 / シロイヌナズナ / 環境適応 / 活性酸素 / 小胞体

Research Abstract

植物細胞の生死制御は、環境ストレス耐性や耐病性と密接に関係することから、重要な農業形質の一つとして認識されている。本研究では植物の細胞死抑制因子に注目し、本年度は以下の研究成果を得た。
シロイヌナズナのBax inhibitor-1遺伝子は、酵母において動物のアポトーシス促進因子Baxが引き起こす細胞死を抑制する植物遺伝子として単離されたが、植物内でもBax誘導性細胞死を抑制する活性を有することが確認された。また、過酸化水素やサリチル酸等、植物におけるプログラム細胞死の制御因子が引き起こす細胞死に対しても抑制活性を有することが明らかとなった。また細胞死抑制の為には、Bax Inhibitor-1遺伝子のC末端領域の14アミノ酸が必須であった。この領域はcoiled-Coil構造をとると予測されることから、他のタンパク質と相互作用することが細胞死抑制活性に必要であると考え、酵母を用いたTwo hybrid法を用いて結合タンパク質の単離を行った。また、その際、Bax Inhibitor-1は小胞体膜上に存在する膜タンパク質で有ると予想されていることから、従来の手法ではなく、膜タンパク質用に開発されたsplit-ubiquitin法を導入し、スクリーニングを行った。その結果、これまでに数個の結合タンパク質候補を得ている。今後、これらについて詳細に解析を進めて行く予定である。また、細胞死を促進する新規植物因子としてcdfl(cell growth defect factor)を酵母を用いた機能的スクリーニング法により単離した。本遺伝子をシロイヌナズナで過剰発現すると成長途中で葉緑体が崩壊し、斑を生じるという表現型が現れた。またこの遺伝子の発現が植物の老化の際に上昇することが明らかとなり、細胞死進行との関わりが推測された。
今後、ノックアウト植物を用いる等して、これらの因子について詳細な解析を行い、植物細胞死における役割について明らかにしていく予定である。

Research Products

• [Publications] Matsumura et al.: "Overexpression of Bax-inhibitor suppresses the fungal elicitor-induced cell death in rice (Oryza sativa L.) cells."Plant Journal. 22. 425-434 (2003)
• [Publications] Kawai-Yamada et al.: "Dissection of Arabidopsis Bax inhibitor-1 suppressing Bax, hydrogen peroxide and salicylic acid-induced cell death."Plant Cell. 16. 21-32 (2004)