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2016 Fiscal Year Annual Research Report

花幹細胞におけるポリコム因子の導入、排除およびリン酸化シグナルによる活性調節

Research Project

Project/Area Number 15H02405
Research InstitutionNara Institute of Science and Technology

Principal Investigator

伊藤 寿朗  奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 教授 (90517096)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 石濱 泰  京都大学, 薬学研究科, 教授 (30439244)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2020-03-31
Keywords発現制御 / 発生・分化 / 細胞周期 / シグナル伝達
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、リン酸化シグナル伝達から、エピジェネティック制御、ホルモン制御による花幹細胞の増殖と分化制御に至る分子機構を解明することを目指してきた。我々は、遺伝学的、生化学的解析によりKNUタンパク質によるWUS遺伝子の抑制にはポリコム因子の「導入」によりもたらされる抑制的ヒストン修飾H3K27me3が必要であるとの知見を得た。さらにH3K27me3の蓄積は抑制状態の維持に必要であるが、転写抑制の開始にはKNUによるSWI/SNF 複合体であるSPLAYED (SYD)の結合阻害が機能していることを示した。KNUタンパク質のWUS プロモーターへの結合性をin vitro アッセイやYeast-one hybridアッセイにより、KNUによるWUSの二段階の転写抑制機構をより確かなものとして、論文を再投稿した。さらに、KNUレポーターの花芽における早期で異所的な発現を指標とした遺伝学的解析から同定したリン酸化酵素の下流経路を解明するためにシグナルの誘導系を作成して、時間軸に沿ったリン酸化プロファイリングを行い、クロマチン制御因子TPLを同定した。TPLは、セリン残基のリン酸化によりWUSタンパク質との相互作用が影響を受けることを見いだしており、リン酸化シグナルがWUS 遺伝子の自己制御能を変化させることによって、核内における遺伝子発現の恒常性を保っているとの論文を作成している。
花幹細胞の増殖抑制に機能するSUPはポリコム因子CLFと直接結合することで、オーキシン合成を抑制している。本内容を花幹細胞の増殖抑制におけるエピジェネティック機構を介したオーキシン制御の論文としてEMBO Journal(2018)にて発表した。
その他、花幹細胞の遺伝学的解析については、 Plant Reproduction(2018)などにて発表した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

SUPによるエピジェネティック制御を介した花幹細胞の増殖抑制機構は、分子生物学のトップジャーナルのひとつであるEMBO Journalにおいて、報告した。また、花幹細胞制御におけるKNUとWUSとの関連性に関しては、論文をリバイズしたものを投稿中である。さらにリン酸化タンパク質の解析においても、あるクロマチン因子の共役因子との結合性がリン酸化を調節することで、自己活性化能を調節しているという新規作用機構を論文投稿予定である。

Strategy for Future Research Activity

本年度は、WUSの花発生における転写抑制機構、および幹細胞の増殖と分化のホメオスタシス制御にかかわるリン酸化シグナルによる新規制御機構の論文をそれぞれトップジャーナルにて公表することを第一目標とする。追実験の必要性に備えて、植物体を準備しておく。

  • Research Products

    (18 results)

All 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 2 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 10 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] 南京大学(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      南京大学
  • [Journal Article] Regulation of floral meristem activity through the interaction of AGAMOUS, SUPERMAN, and CLAVATA3 in Arabidopsis.2018

    • Author(s)
      Uemura, A., Yamaguchi, N., Xu, X., Wee, W., Ichihashi, Y., Suzuki, T., Shibata, A., Shirasu, K., and Ito, T.
    • Journal Title

      Plant Reproduction

      Volume: 31 Pages: 89-105

    • DOI

      10.1007/s00497-017-0315-0

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] SUPERMAN regulates floral whorl boundaries through control of auxin biosynthesis.2018

    • Author(s)
      Xu, Y., Prunet, N., Gan, E-S., Wang, Y., Stewart, D., Wellmer, F., Huang, J., Yamaguchi, N., Tatsumi, Y., Kojima, M., Kiba, T., Sakakibara, H., Jack, T.P., Meyerowitz, E.M., Ito, T.
    • Journal Title

      EMBO Journal

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.15252/embj.201797499

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Membrane-bound NAC-like Transcription Factor OsNTL5 Represses the Flowering in Oryza sativa2018

    • Author(s)
      Guo, S., Dai, S., Singh, P.K., Wang, H., Wang, Y., Tan, L.H., Wee, W., and Ito, T.
    • Journal Title

      Frontiers in Plant Science, Plant Biotechnology

      Volume: 9 Pages: 555

    • DOI

      10.3389/fpls.2018.00555

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] In situ proximity ligation assay to detect the interaction between plant transcription factors and other regulatory proteins2018

    • Author(s)
      Xu, Y., Gan, E.S., and Ito, T
    • Journal Title

      Methods in Molecular Biology

      Volume: 印刷中 Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fine-tuning of auxin homeostasis governs the transition from floral stem cell maintenance to gynoecium formation.2017

    • Author(s)
      Yamaguchi, N., Huang, J., Xu, Y., Tanoi, K., and Ito, T.
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41467-017-01252-6

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Gene network controlling flower development in Arabidopsis2017

    • Author(s)
      Kadoya, Y., Yamaguchi, N., Ito, T.
    • Journal Title

      生物と化学

      Volume: 55 Pages: 602-610

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 花幹細胞の多段階での終結機構2018

    • Author(s)
      伊藤 寿朗
    • Organizer
      日本植物生理学会
    • Invited
  • [Presentation] 花幹細胞の時空間的な運命制御2018

    • Author(s)
      伊藤 寿朗
    • Organizer
      東京大学 生物科学セミナー
    • Invited
  • [Presentation] Floral stem cell termination and differentiation2018

    • Author(s)
      伊藤 寿朗
    • Organizer
      Temasek Life Sciences Laboratory
    • Invited
  • [Presentation] Multi-step termination of floral stem cell activities in Arabidopsis2017

    • Author(s)
      伊藤 寿朗
    • Organizer
      University of Georgia & University of California Davis
    • Invited
  • [Presentation] Multi-step termination of floral stem cell activities2017

    • Author(s)
      伊藤 寿朗
    • Organizer
      Philippine Ateneo De Manila University and University of Philippine, Diliman
    • Invited
  • [Presentation] Multi-step termination of floral stem cell activities2017

    • Author(s)
      伊藤 寿朗
    • Organizer
      Japan-France Meeting GDRI Integrative Plant Biology “The developing plant in its environment”
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Coordination of plant growth and differentiation at fluctuating temperatures2017

    • Author(s)
      伊藤 寿朗
    • Organizer
      The 3rd TLL-NAIST-Joint symposium
    • Invited
  • [Presentation] Auxin-mediated dual-step termination of floral stem cells2017

    • Author(s)
      伊藤 寿朗
    • Organizer
      CSH-Asia Conference: Plant Cell & Developmental Biology
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Epigenetic timer to coordinate growth and differentiation in plants2017

    • Author(s)
      伊藤 寿朗
    • Organizer
      The 50th Japan Developmental Biology Conference
    • Invited
  • [Presentation] Multi-step termination of floral stem cell activities in Arabidopsis2017

    • Author(s)
      伊藤 寿朗
    • Organizer
      Cold Spring Harbor meeting “Plant Genome & biotechnology”
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 伊藤研究室ホームページ

    • URL

      http://bsw3.naist.jp/ito/

URL: 

Published: 2018-12-17  

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