植物細胞壁形成における細胞内膜系オルガネラの形態制御

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植物細胞は細胞膜外に細胞壁を形成することで個々の細胞、ひいては個体全体の形態を制御している。細胞内で合成された細胞壁の構成成分の多くは、内膜系オルガネラによる膜交通によって細胞膜外へと輸送される。内膜系オルガネラ間の輸送には膜融合や分離を伴うことから、それらが内膜系オルガネラの形態に作用すると考えられる。本研究では、細胞壁構成成分の分泌輸送に着目して、内膜系オルガネラの形態形成における分子制御メカニズムの解明を目的とする。本年度は、本研究の核因子であるユビキチンE3リガーゼがユビキチン化標的とする基質タンパク質の探索を行った。蛍光タンパク質を融合させた当該E3リガーゼを発現するシロイヌナズナの幼植物体を対象にして免疫沈降-質量分析を行ったところ、ゴルジ装置や後期エンドソームを含む内膜系オルガネラ関連因子が多く同定された。この結果は当該E3リガーゼの細胞内局在をよく反映しており、かつ、同定された因子の中には細胞壁形成やゴルジ装置の形態制御に関与することをすでに報告されているものが含まれていた。したがって、当該E3リガーゼはそれら因子の代謝制御によって、内膜系オルガネラの形態を制御している可能性がある。一方、当該E3リガーゼのドメイン変異型を過剰発現させた細胞では、細胞伸長異常と細胞肥大を引き起こすことを見い出した。当該E3リガーゼの遺伝子欠損変異体では細胞壁ペクチンの異常を示すことから、ドメイン変異型過剰発現体での細胞形状異常は細胞壁の形成異常に起因するものと予想される。これらの可能性を検証するための解析を現在進めている。