多細胞体制藻類における原形質連絡の構造機能解析

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<褐藻類におけるPDの微細構造解析・アルギン酸合成系タンパク質の機能解析>褐藻細胞壁におけるアルギン酸の分布について、シオミドロ(Ectocarpus siliculosus)を用いて、ポリクローナル抗アルギン酸抗体と金粒子標識アルギン酸リアーゼによる電顕下での標識実験を行った。その結果、抗アルギン酸抗体は細胞壁の内側の領域を強く標識するのに対し、アルギン酸リアーゼは細胞壁全体を均一に標識していることから、細胞壁には異なる分子構造を持つアルギン酸が局在している可能性が示唆された。そこで、構成糖であるマンヌロン酸(M)とグルロン酸(G)の構成比が異なるいくつかのアルギン酸ポリマー(poly M、poly MG、poly G)を用いて、抗アルギン酸抗体によるdot blot assayを行ったところ、抗アルギン酸抗体は、poly MGを強く認識し、次いでpoly Gを認識する一方、poly Mは全く認識しないことが示唆された。従って、前述の標識実験の結果と考え合わせると、細胞壁には分子内のMG配列が異なるアルギン酸が局在していると考えられた。このアルギン酸の局在パターンは、マンヌロン酸からグルロン酸への異性化反応を触媒するmannuronan C5-epimerase (MEP) familyの発現・局在パターンが関与している可能性が考えられた。そこで、シオミドロMEPのポリクローナル抗体を作製したが、うまくMEPを検出することができなかった。一方、シオミドロにおける、通常の電子顕微鏡観察・電子線トモグラフィー解析および免疫組織化学的解析により、褐藻の細胞壁は主に電子染色陽性の繊維状構造(alginate fibril)と電子染色陰性の繊維状構造(セルロース微繊維)から成ることを明らかにした。これを基に考えると、褐藻アミジグサ(Dictyota dichotoma)の細胞質分裂において、原形質連絡(PD)の前駆体構造(PPD)の外側側面に蓄積する電子密度の高い細胞壁成分は、アルギン酸であることが示唆された。以上の結果は、褐藻のPDが、アルギン酸合成と連関しているという本研究の仮説を支持するものと考えられる。