植物発生の基盤となる細胞増殖を制御するシグナル伝達機構

控制细胞增殖的信号转导机制是植物发育的基础

基本信息

批准号：
14036212
负责人：
梅田正明
金额：
$ 1.92万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

植物の分裂組織の形成と維持に関わる様々なシグナルは細胞周期の制御因子と機能的に密接に結びついているはずである。そこで、本研究では細胞周期の観点から細胞増殖を制御するシグナル伝達をとらえて、分裂組織におけるそれらのシグナルの役割と成長制御との関わりを明らかにすることを目的とする。CDK活性化キナーゼ(CAK)はCDKをリン酸化することにより活性化する、細胞分裂の活性化因子である。今年度は、シロイヌナズナの4種類のCAKホモログ(CAK1〜4)について機能解析を行なった。その結果、CAK2とCAK4はどちらも動物タイプのCAKでありながら基質親和性が異なることから、シロイヌナズナには極めて複雑なCDKのリン酸化機構が存在することが示唆された。また、CAKをDEX依存的に過剰発現する形質転換タバコを作成し、その葉切片を用いてホルモン応答性を解析した。その結果、CAKの一過的発現によりサイトカイニン非依存的にカルスが形成されること、また培養初期過程でのCDK活性の上昇がカルス形成において必要十分であることが明らかになった。したがって、CDK活性が細胞の分化状態を規定する上で重要な要素であることが示された。シロイヌナズナのCDKB2とCycD4が活性型複合体を形成し、G2/M期で機能している可能性が示唆された。これらの因子は分裂組織の他にも維管束や葯のタペータム細胞でも発現が見られ、CycD4遺伝子には第1イントロンにその発現量を左右する配列が存在することが明らかになった。また、CycD4;2のT-DNA挿入変異体を単離しその表現型を解析したところ、少なくとも雄性配偶子の形成過程に異常が見られることが明らかになった。

植物分生组织形成和维持中涉及的各种信号在功能上应与细胞周期控制因子密切相关。因此，本研究的目的是从细胞周期的角度了解控制细胞增殖的信号转导，并阐明这些信号在分生组织中的作用及其与生长控制的关系。 CDK 激活激酶 (CAK) 是一种细胞分裂激活剂，通过磷酸化 CDK 来激活它。今年，我们对拟南芥中的四种 CAK 同源物（CAK1 至 CAK4）进行了功能分析。结果表明，虽然CAK2和CAK4都是动物型CAK，但它们具有不同的底物亲和力，这表明拟南芥具有极其复杂的CDK磷酸化机制。此外，我们创建了一种转基因烟草植物，该植物以 DEX 依赖性方式过度表达 CAK，并使用叶切片分析其激素反应性。结果表明，愈伤组织是通过CAK的瞬时表达以不依赖于细胞分裂素的方式形成的，并且在初始培养过程中CDK活性的增加对于愈伤组织的形成是必要且充分的。因此，CDK活性被证明是决定细胞分化状态的重要因素。拟南芥CDKB2和CycD4形成活性复合物并在G2/M期发挥作用。这些因子不仅在分生组织中表达，而且在花药的维管束和绒毡层细胞中表达，并且已揭示CycD4基因在第一内含子中具有影响其表达水平的序列。此外，当我们分离出CycD4;2的T-DNA插入突变体并分析其表型时，我们发现至少雄配子形成过程是异常的。