管状要素プログラム細胞死における液胞崩壊機構の解析

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維管束植物における管状要素(道管・仮道管を構成する細胞)分化に共役した細胞死は、植物発生段階で見られるプログラム細胞死の代表例として一般に知られている。そしてこれがATP-binding cassette(ABC)トランスポーターの作用に依存した液胞の膨張・崩壊に起因することが以前の代表者らの研究から強く示唆されている。本研究では孔辺細胞で液胞の膨張にかかわっているシロイヌナズナのABCトランスポークーAtMRP5に着目し、それを用いて管状要素細胞死の分子機構を解析することにした。まずシロイヌナズナ培養細胞に管状要素分化を誘導できる特殊な実験系内でAtMRP5の発現パターンを調べたところ実際に一定レベルでの発現を維持していることがわかった。次にこのAtMRP5を(管状要素分化を最も高頻度かつ同調的に誘導できる)ヒャクニチソウ培養細胞に強制発現させ、細胞死過程での表現型を細胞レベルで明らかにする目的でAtMRP5DNA配列を単離し植物内での強制発現用ベクターを作成した。それをエレクトロポーレーション法やパーティクルガン法を用いて遺伝子導入したが、導入効率の低さとpost transcriptional gene silencingの影響が無視できず、管状要素細胞死の所要時間の変化を正確に把握できないことがわかった。そこでシロイヌナズナ植物体を用いてAtMRP5の過剰発現植物体、および発現抑制植物体を作出した。これらの形質転換体にはあらかじめ管状要素に極めて特異性の高い発現を示す遺伝子のプロモーター配列に連結させた核局在型蛍光タンパク質配列を導入してあり、各組織中の管状要素が細胞死を起こすまで核から蛍光を発するようになっているので現在その蛍光を指標にして表現型を解析している。