道管における細胞膜ドメインを通じた細胞外空間制御分子実体の同定

通过血管质膜域调节细胞外空间的分子实体的鉴定

基本信息

批准号：
20K15823
负责人：
藤田智史
金额：
$ 2.66万
依托单位：
National Institute of Genetics
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

植物細胞の細胞外に形成される細胞壁は時に非常に特徴的な蓄積パターンを見せる。本研究ではリグニンが特徴的に蓄積する道管細胞をモデルとし、細胞内での部位特異的な細胞壁修飾の分子実体の解明を目指した。道管細胞はリグニンを細胞外に多量に蓄積するが同一細胞内にリグニン化・非リグニン化領域をもつ。これまでの報告でリグニン化領域のみにおいて活性酸素種が発生することが示されているが、どのように活性酸素種の発生部位を限定しているかについては不明である。そこで本研究では道管細胞において限定的な場所で活性酸素種が発生する分子的基盤を明らかにすることを目指した。本研究では、分子遺伝学的および生化学的なアプローチをとった。以前の阻害剤実験から、細胞外における活性酸素種の発生源は細胞膜に局在するNADPH oxidaseであることが示唆されていたため、シロイヌナズナでどのホモログが道管での特異的なリグニン蓄積に必要かを検討した。シロイヌナズナのゲノムには10のNADPH oxidaseがコードされているため道管で特に発現している３つの遺伝子に着目し、multi-site CRISPRを行った。これにより三重変異体を得ることができたが、道管には顕著な表現型が現れなかった。並行してproximal labeling法を用いた部位特異的なプロテオーム解析により特にリグニン化に存在するタンパク質を網羅的に同定するための材料づくりを行った。細胞壁空間のリグニン化領域を特異的にビオチン化するためにlaccase17にTurboIDを融合したタンパク質を培養細胞および植物体に発現させることを試みたが両者において発現が確認できる形質転換体を得ることができなかった。今後異なるproximal labeling法に切り替えることを考えている。

植物细胞外部形成的细胞壁有时表现出非常特有的积累模式。在这项研究中，我们的目的是使用血管细胞（其特征是积累木质素）作为模型来阐明细胞内位点特异性细胞壁修饰的分子物质。血管细胞在细胞外积累大量木质素，但在同一细胞内具有木质素化和非木质素化区域。此前的报道表明，活性氧仅在木质化区域产生，但尚不清楚活性氧产生的位点是如何受到限制的。在这项研究中，我们的目的是阐明在血管细胞的有限位置产生活性氧的分子基础。在这项研究中，我们采用了分子遗传学和生化方法。由于先前的抑制剂实验表明细胞外活性氧的来源是位于细胞膜中的 NADPH 氧化酶，因此我们不清楚拟南芥维管管中特定木质素积累需要哪些同系物。由于拟南芥基因组编码10种NADPH氧化酶，我们重点关注在血管管中特别表达的三个基因，并进行了多位点CRISPR。这使我们能够获得三重突变体，但容器中没有出现显着的表型。与此同时，我们创建了材料，通过使用近端标记进行位点特异性蛋白质组分析来全面鉴定特别参与木质素化的蛋白质。为了特异性地生物素化细胞壁空间的木质化区域，我们尝试在培养细胞和植物中表达TurboID与漆酶17融合的蛋白质，但我们无法获得在两者中都可以确认表达的转化体。不是。我正在考虑将来改用不同的近端标记方法。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Two chemically distinct root lignin barriers control solute and water balance

两种化学性质不同的根木质素屏障控制溶质和水平衡

DOI：
10.1038/s41467-021-22550-0
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
16.6
作者：
Reyt Guilhem;Ramakrishna Priya;Salas;Fujita Satoshi;Love Ashley;Tiemessen David;Lapierre Catherine;Morreel Kris;Calvo;Flis Paulina;Geldner Niko;Boursiac Yann;Boerjan Wout;George Michael W.;Castrillo Gabriel;Salt David E.
通讯作者：
Salt David E.

The Arabidopsis mature endosperm promotes seedling cuticle formation via release of sulfated peptides

拟南芥成熟胚乳通过释放硫酸肽促进幼苗角质层形成

DOI：
10.1016/j.devcel.2021.10.005
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
11.8
作者：
De Giorgi Julien;Fuchs Christelle;Iwasaki Mayumi;Kim Woohyun;Piskurewicz Urszula;Gully Kay;Utz;Mene;Waridel Patrice;Nawrath Christiane;Longoni Fiamma Paolo;Fujita Satoshi;Loubery Sylvain;Lopez
通讯作者：
Lopez

Combined fluorescent seed selection and multiplex CRISPR/Cas9 assembly for fast generation of multiple Arabidopsis mutants

结合荧光种子选择和多重 CRISPR/Cas9 组装，快速生成多个拟南芥突变体

DOI：
10.1186/s13007-021-00811-9
发表时间：
2021-10-30
期刊：
Plant Methods
影响因子：
5.1
作者：
Ursache R;Fujita S;Dénervaud Tendon V;Geldner N
通讯作者：
Geldner N

Two chemically distinct root lignin barriers control solute and water balance

两种化学性质不同的根木质素屏障控制溶质和水平衡

DOI：
10.1038/s41467-021-22550-0
发表时间：
2021-04-19
期刊：
Nature Communications
影响因子：
16.6
作者：
Reyt G;Ramakrishna P;Salas-González I;Fujita S;Love A;Tiemessen D;Lapierre C;Morreel K;Calvo-Polanco M;Flis P;Geldner N;Boursiac Y;Boerjan W;George MW;Castrillo G;Salt DE
通讯作者：
Salt DE

High-order mutants reveal an essential requirement for peroxidases but not laccases in Casparian strip lignification

高阶突变体揭示了凯氏带木质化过程中对过氧化物酶的基本需求，但对漆酶没有需求

DOI：
10.1101/2020.06.17.154617
发表时间：
2020-06-18
期刊：
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
影响因子：
11.1
作者：
Nelson Rojas;Kian Hématy;Yuree Lee;A. Emonet;R. Ursache;S. Fujita;Damien De Bellis;Niko Geldner
通讯作者：
Niko Geldner