植物細胞における分裂面決定の分子機構の解明

阐明植物细胞分裂面决定的分子机制

基本信息

批准号：
12J05066
负责人：
幸節健
金额：
$ 2.32万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

被子植物の細胞分裂面の決定は、主にシロイヌナズナ、タバコ培養細胞等を用いて研究が行われてきた。被子植物では、分裂期に 3つの微小管高次構造であるプレプロフェーズバンド (PPB)、スピンドル、フラグモプラスト微小管が観察される。PPBは細胞分裂前期前に細胞表層に形成されるリング状の構造で分裂前期から前中期にかけて分解される。おもしろいことにPPBによって占められていた位置に向かい細胞質分裂装置であるフラグモプラストは遠心的に拡大し、細胞分裂を完了する。これらのことから、PPBが細胞分裂面を決めていると考えられている。しかしながら、PPBの形成や消失、フラグモプラストガイダンスの分子機構は、ほとんど分かっていない。そこで PPBが存在すると報告のあるヒメツリガネゴケを用いて分裂面の研究を行なった。ヒメツリガネゴケの利点として、細胞の高解像度ライブイメージング、及び、種々の分子生物化的手法を用いることが可能なことが挙げられる。当初の目的では、PPBの形成や消失、フラグモプラストガイダンスの分子機構を明らかにすることであった。しかしながら、ヒメツリガネゴケにおいては PPB非依存的な分裂面決定が行われていることが示唆され、そのかわりに中心体様構造 (gcMTOCと命名)が分裂面を決定していた。被子植物であるシロイヌナズナにおいても同様の構造が分裂時に認められる (spindle pole)。従って、ヒメツリガネゴケの gcMTOCの形成機構を spindle poleと同様の構造と捉えれば、この gcMTOCの形成機構の解析を行えば、陸上植物において保存されるであろうスピンドルの配向を決めるメカニズムを明らかにできる可能性があり、本研究はその基盤を提供することが期待される。

主要使用拟南芥和烟草的培养细胞来研究被子植物中细胞分裂平面的测定。在被子植物中，有丝分裂期间观察到三种微管高级结构：前期带（PPB）、纺锤体和成膜体微管。 PPB是细胞分裂前期前在细胞表面形成的环状结构，从前期到中期被降解。有趣的是，胞质分裂装置，成膜体，向 PPB 占据的位置离心扩张并完成细胞分裂。基于这些发现，人们认为 PPB 决定了细胞分裂的平面。然而，PPB 形成、消失和成膜体引导的分子机制在很大程度上尚不清楚。因此，我们利用已有报道含有PPB的苔藓植物中国立碗盆菌（Physcomitrella sinensis）对裂变面进行了研究。苔藓立碗藓的优点包括可以对细胞进行高分辨率实时成像以及使用各种分子生物化学技术。最初的目标是阐明 PPB 形成、消失和成膜体引导的分子机制。然而，有人认为，在苔藓植物Physcomitrella trifoliata中，分割面是以不依赖于PPB的方式确定的，而是由中心体样结构（称为gcMTOC）决定了分割面。在被子植物拟南芥分裂期间（纺锤体极）也观察到类似的结构。因此，如果我们将立碗藓中gcMTOC的形成机制视为类似于纺锤体杆的结构，那么分析该gcMTOC的形成机制可能会揭示决定纺锤体方向的机制，而这种机制在陆地植物中是保守的这项研究有望为此提供基础。