植物の高次生命現象における小胞輸送の機能解析

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本年度は,エンドサイトーシスを担うオルガネラであるエンドソームの動態解析を中心に研究を行った.エンドソームに局在し,その融合を制御している低分子量GTPase (Ara6,Ara7)とGFPの融合タンパク質は,これまで観察が困難であったエンドソームの優れたマーカーとなり得る.我々は,それらを発現する形質転換シロイヌナズナ,及びその培養細胞を高感度高速顕微鏡観察システムを用いて可視化することにより,エンドソームが細胞内を非常に速い速度で運動していること,その運動がアクチンに依存していること,Brefeldin Aがエンドソームの凝集を引き起こすこと,オーキシンの極性輸送の阻害剤として知られるTIBAがエンドソームの運動を完全に阻害すること等を明らかにした.近年,オーキシンの排出輸送体の一つであると考えられるAtPin1タンパク質や,細胞壁を構成するペクチン,細胞膜の成分であるステロール等が,細胞内と細胞膜をリサイクリングしていることが報告されている.これらのリサイクリングはアクチンに依存していることから,植物のエンドサイトーシスがアクチンに依存しているであろうと予測されていたが,われわれの結果は,それを直接証明するものであった.さらに,これらのエンドソームマーカーを用いることにより,体軸形成に欠損を持つgnom変異体においては,エンドソームが異常に肥大していることも見いだした.今後は,現在の手法を改良することにより,エンドソームの動態のさらなる解明を目指すとともに,各種ストレス,植物ホルモン等へのエンドサイトーシスの応答を解析したい.また,エンドサイトーシスに関与する遺伝子に欠損を持つ変異体を収集,解析することにより,エンドサイトーシスが植物のいかなる現象に関与するのかも,さらに明らかにしていきたいと考えている.