液胞の分化からみた植物器官形成

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目的発熟期の種子の液胞が蓄積型のオルガネラとして機能し、乾燥期には種子タンパク質を蓄積するプロテインボディに変換する。このプロテインボディは種子の発芽に伴い互いに融合し、分解型の液胞へと変化していく。この液胞のオルガネラとしての機能変換が、種子の貯蔵器官から分解器官への転換を引き起こしていると考え、植物の器官の可変性を細胞内のオルガネラの可変性としてとらえて器官代謝機能の転換について理解を深めようとしている。本研究では、子葉の形成から老化までの一連の過程における液胞の機能転換の機構を明らかにすることを目標としている。成果の概要(1)液胞プロセシング酵素(VPE)は登熟期の種子タンパク質の成熟化に関与する酵素として見いだされたものであるが、これと同様のプロセシングが葉や根などの液胞タンパク質にも起こっている。最近、アラビドプシスのゲノミックライブラリーから2種類の液胞プロセシング酵素の遺伝子(VPE-A,VPE-B)をクローニングし、各々が異なる組織特異性を示すことを明らかにした。(2)乾燥種子のプロテイングボデイに特異的に蓄積する4種類の幕タンパク質(MP23,MP27,MP28,MP32)のcDNAを単離し、それらの構造を明らかにした。MP27とMP32は一本のポリペプチドとして合成され液胞へ輸送された後に、液胞プロセシング酵素によって2本のタンパク質に分断される。一方、MP23とMP28は6つの膜貫通領域を有するα-TIP(tonoplast intrinsic protein)であり、MP23は、生合成の過程でN末端側の一つの膜貫通領域が除去されることが判明した。