液胞崩壊型植物プログラム細胞死の誘導・実行機構の解析

植物液泡塌陷型细胞程序性死亡的诱导与执行机制分析

基本信息

批准号：
01J06179
负责人：
小原圭介
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 JSPS Fellows
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

植物のプログラム細胞死機構をヒャクニチソウ道管細胞分化系およびシロイヌナズナを用いて解析した。これまでに私は、道管細胞がプログラム細胞死を起こす際に、加水分解酵素を蓄積した液胞を崩壊させて、核を含む細胞内容物を迅速に分解するという仕組みを明らかにしてきた。今年度は、カルモジュリンの管状要素分化初期過程および細胞死における機能について詳細に調べた。その結果、カルモジュリンは、道管前駆細胞がブラシノステロイドを受容し、局所的に活性酸素を発生させた後に、その部位でヘミセルロース成分が沈着する過程で働いていることが明らかとなった。また、液胞に蓄積する加水分解酵素や道管細胞に特徴的な二次細胞壁のリグニン化に関わる酵素の発現誘導を媒介することを明らかにした。また、動物の細胞死時にミトコンドリアから漏出し、細胞死を誘導するapoptosis-inducing factorのシロイヌナズナホモログと思われる遺伝子を単離した。この遺伝子にGFPを融合したコンストラクトを作成し、葉で一過的に発現させ、これがミトコンドリアに局在することを確かめた。また、この一つの遺伝子が2つの転写開始点を持ち、それらを使い分けることにより長短2種類のmRNAを作り分け、タンパク質をミトコンドリアと葉緑体に送り分けていることを明らかにした。1遺伝子由来の産物が、転写レベルでの制御により、両オルガネラに移行する世界初の例となった。さらに、植物器官毎に両mRNA蓄積量が制御されていることを明らかにした。また、イネのホモログを調べ、同様の実験を行い、この現象が単子葉植物でも保存されていることを明らかにした。

使用百日草导管细胞分化系统和拟南芥分析植物中的程序性细胞死亡机制。迄今为止，我已经阐明了血管细胞通过破坏积聚水解酶的液泡并快速分解包括细胞核在内的细胞内容物而经历程序性细胞死亡的机制。今年，我们详细研究了钙调蛋白在肾小管元件分化和细胞死亡早期过程中的功能。结果表明，在血管祖细胞接受油菜素类固醇并局部产生活性氧后，钙调蛋白在半纤维素成分在血管祖细胞的沉积中发挥作用。我们还发现，它介导在液泡中积累的水解酶的表达诱导，以及参与维管细胞特征的次生细胞壁木质化的酶。我们还分离了一种被认为是拟南芥细胞凋亡诱导因子同源物的基因，该基因从线粒体泄漏并在动物细胞死亡过程中诱导细胞死亡。他们创建了一个构建体，其中 GFP 与该基因融合，在叶子中瞬时表达，并确认它定位于线粒体。他们还透露，这个单一基因有两个转录起始位点，通过正确使用它们，他们可以产生两种类型的mRNA，长的和短的，并将蛋白质发送到线粒体和叶绿体。这是世界上第一个将一个基因衍生的产物通过转录水平的调节转移到两个细胞器的例子。此外，我们发现两种 mRNA 的积累量在每个植物器官中受到调节。他们还研究了水稻同源物并进行了类似的实验，揭示了这种现象在单子叶植物中也是保守的。