植物における微小管依存的な物質輸送機構の研究

物におけるオルガネラ輸送メカニズムを解明するため、モデル陸上植物ヒメツリガネゴケを用いたプラス端方向性キネシンARKの研究を続行した。まず、精製したARKはin vitroで微小管上を連続して歩行した。CRISPR/Cas9システムを利用して樹立されたARK変異体の解析により、ARKは核、葉緑体、ミトコンドリアなどの巨大なオルガネラや、分泌小胞の動きや配置に関わることがわかった。これらは、微小管上の歩行能力を持たない変異を導入したARKではレスキューされなかったため、オルガネラの配置がARKの歩行活性に依存するメカニズムで行われていることが示唆された。また、ARKのテール領域に存在するARMリピートを持たない変異コンストラクトは表現型をレスキューしなかった。加えて、ARMリピートのみのコンストラクトが核周辺に局在したことと、その過剰発現により核の動きが阻害されたことから、ARKがARMリピートによって積荷の認識と結合を行なっていることが推測された。次に、ARK変異体のもう一つの表現型である深刻な成長異常の原因を調査したところ、変異体の細胞先端では細胞極性に重要だと考えられるRopGEFの局在に異常が見られることがわかった。RopGEFをARKに融合し、強制的に先端局在化することによって成長異常がレスキューされたことから、ARKによる輸送がRopGEFの局在化を介して植物の正常な成長に機能を果たしていることがわかった。以上の結果をまとめると、ARKは多様な積荷を輸送し、植物の成長に重要な働きを持つ順行性トランスポーターであることがわかった。この結果は、Nature Plants誌にアクセプトされた。

物におけるオルガネラ輸送メカニズムを解明するため、モデル陸上植物ヒメツリガネゴケを用いたプラス端方向性キネシンARKの研究を続行した。まず、精製したARKはin vitroで微小管上を連続して歩行した。CRISPR/Cas9システムを利用して樹立されたARK変異体の解析により、ARKは核、葉緑体、ミトコンドリアなどの巨大なオルガネラや、分泌小胞の動きや配置に関わることがわかった。これらは、微小管上の歩行能力を持たない変異を導入したARKではレスキューされなかったため、オルガネラの配置がARKの歩行活性に依存するメカニズムで行われていることが示唆された。また、ARKのテール領域に存在するARMリピートを持たない変異コンストラクトは表現型をレスキューしなかった。加えて、ARMリピートのみのコンストラクトが核周辺に局在したことと、その過剰発現により核の動きが阻害されたことから、ARKがARMリピートによって積荷の認識と結合を行なっていることが推測された。次に、ARK変異体のもう一つの表現型である深刻な成長異常の原因を調査したところ、変異体の細胞先端では細胞極性に重要だと考えられるRopGEFの局在に異常が見られることがわかった。RopGEFをARKに融合し、強制的に先端局在化することによって成長異常がレスキューされたことから、ARKによる輸送がRopGEFの局在化を介して植物の正常な成長に機能を果たしていることがわかった。以上の結果をまとめると、ARKは多様な積荷を輸送し、植物の成長に重要な働きを持つ順行性トランスポーターであることがわかった。この結果は、Nature Plants誌にアクセプトされた。