植物表皮細胞においてスフィンゴ脂質が伝達する位置情報シグナリングの解明

阐明植物表皮细胞中鞘脂传递的位置信号

基本信息

批准号：
19J12442
负责人：
永田賢司
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題では，植物表皮細胞においてスフィンゴ脂質が伝達する位置情報シグナリングに関する研究を行ってきた。その内容は，（１）モデル植物シロイヌナズナの表皮細胞分化における鍵転写因子ATML1の安定性とATML1-脂質間相互作用の関係性の解析，（２）ATML1の相互作用脂質の同定，（３）ATML1の相互作用脂質の動態解析，に分類される．（１）モデル植物シロイヌナズナの表皮細胞分化における鍵転写因子ATML1の安定性とATML1-脂質間相互作用の関係性の解析；熱処理依存的にATML1をすべての細胞で一過的に発現することができる形質転換シロイヌナズナを作出しATML1の翻訳後動態を観察したところ、ATML1は最外層のみで安定的に存在することができ、内側の細胞では積極的な分解を受けることを明らかにした。さらに脂質ドメインに変異を入れたATML1を熱処理依存的にすべての細胞で一過的に発現することができる形質転換シロイヌナズナを作出し同様の解析を行うことで、最外層特異的なATML1の安定性がATML1-脂質間相互作用に依存することを明らかにした。（２）ATML1の相互作用脂質の同定；網羅的なProtein-lipid overlayアッセイによって、ATML1の相互作用脂質として極長鎖脂肪酸を含むセラミド（VLCFA-Cer)を同定した。（３）ATML1の相互作用脂質の動態解析；VLCFA-Cerの生合成阻害剤を用いた解析により、VLCFA-Cerが表皮細胞の中でも”外側 ”に位置する頂端膜に局在することを強く示唆する結果を得た。これらの成果から、脂質と転写因子の物理的相互作用により、脂質の持つ位置情報と転写因子による遺伝子発現制御系がクロストークして表皮分化が達成されるモデルを世界に先駆けて提唱した。

在这个研究项目中，我们一直在研究植物表皮细胞中鞘脂传递的位置信息信号。内容包括（1）模式植物拟南芥表皮细胞分化中关键转录因子ATML1的稳定性与ATML1-脂质相互作用之间的关系分析，（2）ATML1相互作用脂质的鉴定，以及（3）ATML1它被归类为相互作用脂质的动力学分析。 (1)分析模型植物拟南芥表皮细胞分化中关键转录因子ATML1的稳定性与ATML1-脂质相互作用之间的关系；当我们创建转基因时，ATML1可以在所有细胞中以热处理依赖的方式瞬时表达。并观察拟南芥ATML1的翻译后动态，我们发现ATML1仅能稳定存在于最外层，但在内细胞中被活跃降解。此外，通过创建一种转基因拟南芥植物，该植物可以以热处理依赖的方式在所有细胞中瞬时表达具有脂质结构域突变的 ATML1，并进行类似的分析，我们研究了 ATML1 特异于最外层的稳定性，揭示了这取决于。 ATML1-脂质相互作用。 (2) ATML1相互作用脂质的鉴定：通过全面的蛋白质-脂质叠加测定，我们鉴定出含有超长链脂肪酸的神经酰胺(VLCFA-Cer)作为ATML1相互作用脂质。 (3) ATML1 相互作用脂质的动态分析；使用 VLCFA-Cer 生物合成抑制剂进行的分析强烈表明，VLCFA-Cer 位于表皮细胞“外部”的顶膜中。基于这些结果，我们在世界上第一个提出了一种模型，其中表皮分化是通过脂质和转录因子之间的物理相互作用实现的，从而导致脂质的位置信息和转录因子的基因表达控制系统之间的串扰。