管状要素プログラム細胞死における液胞崩壊機構の解析

管状元件程序性细胞死亡中液泡塌陷机制分析

• 批准号: 14740447
• 负责人: 栗山 英夫
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14740447/
• 关键词: プログラム細胞死; 管状要素; 液胞; 核; ABCトランスポーター; ヒャクニチソウ; シロイヌナズナ; 細胞核; 遺伝子発現; サイレンシング

維管束植物における管状要素(道管・仮道管を構成する細胞)分化に共役した細胞死は、植物発生段階で見られるプログラム細胞死の代表例として一般に知られている。そしてこれがATP-binding cassette(ABC)トランスポーターの作用に依存した液胞の膨張・崩壊に起因することが以前の代表者らの研究から強く示唆されている。本研究では孔辺細胞で液胞の膨張にかかわっているシロイヌナズナのABCトランスポークーAtMRP5に着目し、それを用いて管状要素細胞死の分子機構を解析することにした。まずシロイヌナズナ培養細胞に管状要素分化を誘導できる特殊な実験系内でAtMRP5の発現パターンを調べたところ実際に一定レベルでの発現を維持していることがわかった。次にこのAtMRP5を(管状要素分化を最も高頻度かつ同調的に誘導できる)ヒャクニチソウ培養細胞に強制発現させ、細胞死過程での表現型を細胞レベルで明らかにする目的でAtMRP5DNA配列を単離し植物内での強制発現用ベクターを作成した。それをエレクトロポーレーション法やパーティクルガン法を用いて遺伝子導入したが、導入効率の低さとpost transcriptional gene silencingの影響が無視できず、管状要素細胞死の所要時間の変化を正確に把握できないことがわかった。そこでシロイヌナズナ植物体を用いてAtMRP5の過剰発現植物体、および発現抑制植物体を作出した。これらの形質転換体にはあらかじめ管状要素に極めて特異性の高い発現を示す遺伝子のプロモーター配列に連結させた核局在型蛍光タンパク質配列を導入してあり、各組織中の管状要素が細胞死を起こすまで核から蛍光を発するようになっているので現在その蛍光を指標にして表現型を解析している。

维管植物中与管状元件（构成导管和管胞的细胞）分化相关的细胞死亡通常被认为是在植物发育过程中观察到的程序性细胞死亡的典型例子。我们的代表之前的研究强烈表明，这是由依赖于 ATP 结合盒 (ABC) 转运蛋白作用的液泡扩张和崩溃引起的。在本研究中，我们重点关注参与保卫细胞液泡扩张的拟南芥ABC转运蛋白AtMRP5，并用它来分析管状元件细胞死亡的分子机制。首先，我们在一个可以诱导培养的拟南芥细胞中管状元件分化的特殊实验系统中研究了AtMRP5的表达模式，发现表达实际上维持在恒定水平。接下来，在培养的百日草细胞中强制表达这种AtMRP5（最频繁且同步地诱导管状元件分化），并分离AtMRP5 DNA序列，以便在细胞水平上阐明细胞死亡过程中的表型。内强制表达的载体。我们使用电穿孔和粒子枪方法引入基因，但引入效率低且转录后基因沉默的影响不容忽视，使得无法准确确定管状元件细胞死亡所需时间的变化。因此，利用拟南芥植物，我们创造了过度表达AtMRP5的植物和抑制AtMRP5表达的植物。这些转化体先前已被引入与在管状元件中表现出高度特异性表达的基因的启动子序列连接的核定位荧光蛋白序列，使得每个组织中的管状元件能够诱导细胞死亡，直至其苏醒。 ，所以我们目前正在使用这种荧光作为指标来分析表型。

项目成果

Hideo Kuriyama, Hiroo Fukuda: "Developmental programmed cell death in plants"Current Opinion in Plant Biology. 5. 568-573 (2002)

Hideo Kuriyama、Hiroo Fukuda：“植物中的发育程序性细胞死亡”植物生物学的当前观点。

Hideo Kuriyama, Hiroo Fukuda: "Development Programmed Cell Death in Plants"Current Opinion in Plant Biology. 5(6). 568-573 (2002)

Hideo Kuriyama、Hiroo Fukuda：“植物中的发育程序性细胞死亡”植物生物学的当前观点。