Elucidation of the conserved mechanism of division plane determination in land plants

陆地植物划分面确定保守机制的阐明

• 批准号: 20K06693
• 负责人: 幸節 健
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: National Institute for Basic Biology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K06693/
• 关键词: 細胞分裂; 細胞分裂面; ヒメツリガネゴケ; 中心体様構造物; Auroraキナーゼ; 微小管; 陸上植物

動物、植物ともに、細胞がどの方向に分裂するかは、正常な発生に大きな影響を与える。申請者は基部陸上植物ヒメツリガネゴケにおいて細胞分裂面は中心体様構造を起点とした紡錘体軸の決定、細胞質分裂装置であるフラグモプラストの親細胞壁への適切なガイダンスによりなされることを見出した。本研究では、紡錘体軸の決定機構、細胞質分裂装置の親細胞壁へのガイダンス機構を調べることで、分裂面制御機構を解明することを目的とする。(1)ヒメツリガネゴケを用いて中心体様構造物の形成機構を解析。(2)真核生物に広く保存される細胞分裂に必須なAuroraキナーゼの解析。これらの解析で、紡錘体軸の決定、フラグモプラストの親細胞壁へのガイダンスメカニズムを明らかにすることを試みた。(1)の研究成果。RNA-seq法で同定済みの初期茎葉体で発現変動する遺伝子の中に、微小管の束化活性を有するMAP65dとMAP65eがあった。前年度にこれら遺伝子の解析を行い、二重変異体において野生型と比較して形態に異常は観察されず、細胞分裂面制御をしていないことが示唆された。そこで、もう一つ機能が重複する遺伝子としてMAP65fを想定し、この遺伝子の機能欠損変異株作製を試みた。(2)の研究成果。前年度にAuroraキナーゼの基質を同定するために、Auroraキナーゼにビオチンリガーゼ(BirA)を融合した遺伝子を持つ形質転換株を作製した。この形質転換体からタンパク質を抽出し、ウエスタンブロットによってビオチン化されたタンパク質を検出した。その結果、野生型のビオチン化されているタンパク質以外の分子量のタンパク質は検出されなかった。用いたビオチンリガーゼが大腸菌由来であるために、植物の生育温度が活性に必要な至適温度ではないと考えた。そこでビオチンリガーゼ活性の至適温度が改変されたTurboIDを取り寄せ、形質転換体を作製した。

在哪个方向上，细胞在动物和植物中分裂，对正常发育产生了重大影响。申请人发现，在基本土地植物中，细胞分裂平面有丝分裂平面是由从中心体样结构开始的纺锤体轴确定的，并适当的指导到细胞动物装置的母细胞壁FlagMoplast。这项研究旨在通过检查确定纺锤体轴的机制和细胞因子装置的亲本细胞壁的指导机制来阐明有丝分裂表面控制的机制。 （1）使用窦苔藓的苔藓分析中心体样结构的形成机理。 （2）对真核生物中广泛保守的极光激酶的分析，对于细胞分裂必不可少。这些分析试图确定纺锤体轴并阐明鞭毛的父母细胞壁的指导机理。研究结果（1）。在早期茎和通过RNA-seq方法鉴定的溶血中表达的基因中，有MAP65D和MAP65E，它们具有微管束活动。对这些基因的分析是在上一年进行的，并提出与野生型相比，在双突变体中未观察到形态的异常，这表明它们没有控制细胞分裂表面。因此，我们假设MAP65F是另一个具有重叠函数的基因，并试图创建该基因功能缺陷的突变株。研究结果（2）。在上一年，用与生物素连接酶（BIRA）融合到Aurora激酶的基因产生了转化子。从该转化剂中提取蛋白质，并通过蛋白质印迹检测到生物素化蛋白。结果，未检测到除野生型生物素化蛋白以外的分子量蛋白。由于使用的生物素连接酶是从大肠杆菌中得出的，因此人们认为植物的生长温度不是活性所需的最佳温度。因此，对生物素连接酶活性的最佳温度的涡轮增压被命令产生转化体。

项目成果

ヒメツリガネゴケの茎葉体における細胞分裂軸制御機構の解析

苔藓植物立碗藓花柱细胞分裂轴控制机制分析

• 发表时间: 2020
• 作者: 幸節健;石川雅樹;壁谷幸子;玉田洋介;堀内雄太; 小藤累美子;長谷部光泰
• 通讯作者: 長谷部光泰