植物cAMPシグナル伝達系の分子機構の解明

点击翻译按钮获取中文摘要

細胞内外からの物理的・化学的シグナルは、各々特異的な受容体を刺激し、細胞内シグナル分子であるセカンドメッセンジャーやリン酸化などを介して細胞内で伝達され、最終的に細胞運動や代謝変化など様々な生理反応を引き起こす。cAMPは代表的なセカンドメッセンジャーであり、様々な生物においてシグナル分子としての機能が明らかにされている。本研究は、植物から発見したcAMP合成・分解酵素（CAPE）を起点とする精子べん毛運動調節機構に着目し、ゼニゴケのゲノム情報と遺伝子組換え技術を利用して植物cAMPシグナル伝達の分子機構を明らかにすることを目指すものである。本年度は、ゼニゴケゲノムから見つかった、N末端側とC末端側の二カ所にcAMP結合ドメインを有する新奇タンパク質 (cyclic nucleotide receptor with multi-CNBDs: CRMC) を中心に解析を行った。CRMCは他のコケ植物であるツノゴケやヒメツリガネゴケ、シダ植物であるイヌカタヒバやホウライシダのゲノムに存在したが、種子植物からは見つからなかった。一方、動物など他の生物群からもみつからず、植物特有のcAMP結合タンパク質と予想された。CRMC遺伝子上の二カ所にgRNAを設計してゲノム編集を試みたところ、片方のgRNAのみで編集が起こり、crmc変異株を得ることができた。このcrmc変異株は、栄養成長、生殖成長のいずれの時期にも目立った形態の変化や成長速度に違いはなかった。精子の遊泳を解析したところ、野生株とくらべて遊泳速度に顕著な差はなかったが、遊泳方向の転換頻度がやや高く、精子遊泳において何らかのはたらきをもつことが示唆された。