細胞内輸送から解き明かす細胞壁形成の動的制御機構

点击翻译按钮获取中文摘要

移動能力をもたない植物は,生育環境に適応するための防御構造として細胞壁を発達させてきた.細胞壁形成の詳細な分子機構を明らかにすることは,植物の生存戦略を理解する上で欠かせない.本研究は,モデル植物であるシロイヌナズナの種子に特徴的な細胞壁構造"ムシレージ"に着目し,細胞壁構成成分が細胞外へ分泌されるための細胞内輸送機構の解明を目的としている.これまでの解析から,ムシレージが分泌される領域の細胞膜に特異的に局在する膜タンパク質を見出している.タンパク質配列の特徴から,この膜タンパク質は細胞内輸送因子として機能すると考えている.この因子のムシレージ形成における役割を明らかにするため,ムシレージ蓄積細胞における因子の詳細な細胞内局在解析と,遺伝子欠損変異体でのムシレージの単糖組成解析を本年度は行った.種子形成における膜タンパク質の蓄積時期をイムノブロット解析で検証した.膜タンパク質は,種子形成初期に一過的に蓄積していた.この時期はムシレージの構成多糖が盛んに分泌される時期と一致する.種子の発達段階を考慮して局在観察を行ったところ,膜タンパク質が細胞内に穎粒状構造として蓄積することを新たに見出した.この顆粒状構造は,ゴルジ体やトランスゴルジネットワークの蛍光タンパク質マーカーとは共局在を示さなかった.一方,HPAEC-PADによりムシレージ構成単糖の生化学的な定量解析を行ったところ,変異体ではガラクトース,グルコースおよびマンノースの3種類の単糖が野生型と比較して顕著に減少していた.本年度に行ったこれらの解析から,細胞膜および細胞内顆粒状構造に局在する着目した膜タンパク質が,ムシレージ構成多糖の細胞内輸送に関与することを強く示唆する結果を得た.