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：
15031210
负责人：
梅田正明
金额：
$ 3.58万
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：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

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と考えられる。そこで、本研究ではサイクリン依存性キナーゼ(CDK)の活性制御因子と、それらの機能を上流で制御する情報伝達について明らかにすることを目的とする。シロイヌナズナには4種類のCDK活性化キナーゼ(CAK)(CDKD;1〜CDKD;3,CDKF;1)が存在する。動物タイプのCAKの中で比較的高いCDKキナーゼ活性をもつCDKD;3のT-DNA挿入変異体を単離したところ、ホモのノックアウト個体で成長に異常が見られないことが明らかになった。一方、植物特異的なCDKF;1のノックアウト個体はヘテロ接合体しか得られず、胚生致死であることが明らかになった。したがって、シロイヌナズナではCDKF;1が主要なCAK活性を発現し、細胞増殖の活性化に関与していることが示唆された。また、プロトプラストを用いたトランジェントアッセイ系により、CDKF;1自身も何らかのキナーゼによってT-ループがリン酸化され活性化されることが示唆された。シロイヌナズナのサイクリンD4;2(CycD4;2)はRb結合配列をもたない特異なサイクリンDである。promoter::GUS融合遺伝子により遺伝子発現を解析したところ、根端や茎頂の分裂組織では全く発現が見られないことが明らかになった。また、タバコBY-2細胞でCycD4;2を恒常的に過剰発現させたところ、細胞周期の進行には全く影響を与えないことが示された。そこで、CycD;2-FLAGを過剰発現する形質転換体を作成し観察したところ、根端や茎頂では表現型が見られず、胚軸の気孔形成細胞列で顕著な細胞分裂の亢進が見られた。したがって、気孔形成を担うメリステモイド形成の段階でCycD4;2が作用していることが示唆された。

分生组织形成和维持中涉及的各种信号被认为在功能上与细胞周期控制因子密切相关。因此，本研究的目的是阐明细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）的活性调节因子以及控制其上游功能的信息转导。拟南芥中有四种类型的 CDK 激活激酶 (CAK)（CDKD；1 至 CDKD；3、CDKF；1）。当我们分离出CDKD;3的T-DNA插入突变体（该突变体在动物型CAK中具有相对较高的CDK激酶活性）时，我们发现纯合敲除个体没有表现出生长异常。另一方面，植物特异性CDKF;1敲除个体被发现仅为杂合子，并且被发现具有胚胎致死性。因此，表明CDKF;1在拟南芥中表达主要的CAK活性并参与细胞增殖的激活。此外，使用原生质体的瞬时测定系统表明 CDKF;1 本身是通过某种激酶磷酸化其 T 环而激活的。拟南芥细胞周期蛋白 D4;2 (CycD4;2) 是一种独特的细胞周期蛋白 D，不具有 Rb 结合序列。使用启动子::GUS融合基因的基因表达分析表明，在根尖和茎尖的分生组织中没有观察到表达。此外，当 CycD4;2 在烟草 BY-2 细胞中持续过度表达时，表明它对细胞周期进程没有影响。因此，当我们创建并观察过表达 CycD;2-FLAG 的转化体时，我们发现在根尖或茎尖没有观察到表型，但在气孔形成细胞行中观察到细胞分裂明显增加。下胚轴完成了。因此，有人认为CycD4;2在分生组织形成阶段发挥作用，负责气孔的形成。