シロイヌナズナ葉肉プロトプラストを用いた細胞の分化可塑性の機構解析

拟南芥叶肉原生质体细胞分化可塑性机制分析

• 批准号: 20J20380
• 负责人: 坂本 優希
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J20380/
• 关键词: 分化多能性; 幹細胞; 器官再生; 細胞分裂; 植物ホルモン

前年度までに、プロトプラストの分裂再開過程では遺伝子発現のヒストンアセチル化制御のもとで酵素YUCによるオーキシン生合成が促進され、これが細胞周期のG2/M期の活性化に必要な遺伝子群を活性化することを見出した。本年度は、これらの要素の上流・下流の因子や仕組みを特定することを目指した。まず、培養プロトプラスト中でヒストンアセチル化による発現制御を受け、YUCの発現を制御する因子の探索を行った。その結果、転写因子PLT3・5・7の遺伝子領域がヒストンアセチル化制御を受けて発現を上昇させること、PLT機能欠損変異体ではYUC1の発現が低下することが判明した。PLT機能欠損変異体から採取したプロトプラストは分裂再開効率が低いが、これにPLT5遺伝子のプロモーター制御下でYUCを発現する人工配列を組み込んだ形質転換体では分裂再開効率が向上した。これらのことからPLTはヒストンアセチル化制御を直接受けてYUC1を発現制御し分裂再開を駆動することが示唆された。一方、オーキシン生合成によって発現や機能を制御され、G2/M期遺伝子を活性化する因子の探索も行い、転写因子ARF7・19を見出した。ARF7・19遺伝子の機能欠損変異体プロトプラストは分裂再開効率が著しく低下する。また、これまでの研究においてオーキシン生合成阻害剤の投与下ではG2/M期遺伝子群のマスター因子であるMYB3R4の発現が低下することが判明していたが、ARF7・19機能欠損変異体ではMYB3R4を含む多くのG2/M期遺伝子の発現が低下していた。さらに、MYB3R4の遺伝子上流域にはARF転写因子の結合しうる配列が複数存在しており、実際この配列にARF19が結合することも示唆された。これらのことから、ARF7・19がMYB3R4を直接的に発現制御し、G2/M期再開を駆動していることが示唆された。

In the past year, during the process of cleavage and reopening of cell cycle, gene production and enzyme YUC synthesis were promoted, and gene activation necessary for G2/M phase activation of cell cycle was observed. This year, the factors of the upper and lower reaches of the year are specified. To explore the factors controlling the development of YUC in the process of culture and development. As a result, it was found that PLT3·5·7 in the transmission sub-domain increased the occurrence of PLT function deficiency and decreased the occurrence of YUC1. PLT function is insufficient to adopt different types of components, and the split reopening rate is low. However, PLT5 components are controlled by YUC, and the split reopening rate is high. The PLT is controlled directly by YUC1. A method for detecting and controlling the gene expression in G2/M gene expression system was developed. ARF7·19 has a low rate of reopening due to functional impairment. In this study, the occurrence of MYB3R4 gene in G2/M phase was found to be lower than that in ARF7·19, which was deficient in function, and MYB3R4 gene in G2/M phase was found to be lower than that in ARF7·19. In addition, MYB3R4's genetic sub-basin has a combination of ARF writing factors, and the combination of ARF19 and ARF19 has a combination of ARF writing factors. ARF7·19 and MYB3R4 are directly controlled, and G2/M is reopened.

项目成果

Developmental reprogramming of Arabidopsis mesophyll protoplasts

拟南芥叶肉原生质体的发育重编程

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuki Sakamoto;Ayako Kawamura;Arika Takebayashi;Takamasa Suzuki;Shoji Segami;Masayoshi Maeshima;Stefanie Polyn;Lieven De Veylder;Keiko Sugimoto
• 通讯作者: Keiko Sugimoto

Analysis of cellular developmental plasticity in Arabidopsis leaf protoplasts

拟南芥叶原生质体细胞发育可塑性分析

• 发表时间: 2020
• 作者: 坂本優希;鈴木孝征;杉本慶子
• 通讯作者: 杉本慶子

植物プロトプラストを用いた分化細胞のリプログラミング機構の研究

利用植物原生质体研究分化细胞重编程机制

• 发表时间: 2022
• 作者: Kikuchi Shota;Kobayashi Tatsuo;Takada Shintaro;Tatsuishi Takuya H.;Uchida Hikaru;福市 彩乃・菅村 玄二;坂本優希
• 通讯作者: 坂本優希

Arabidopsis mesophyll protoplasts reveal common and distinct molecular mechanisms of cell fate reprogramming.

拟南芥叶肉原生质体揭示了细胞命运重编程的常见和独特的分子机制。

• 发表时间: 2020
• 作者: Yuki Sakamoto;Takamasa Suzuki;Keiko Sugimoto
• 通讯作者: Keiko Sugimoto