植物における微小管依存的な物質輸送機構の研究

植物微管依赖性物质转运机制研究

基本信息

批准号：
22KJ1520
负责人：
吉田真理
金额：
$ 1.41万
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：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

物におけるオルガネラ輸送メカニズムを解明するため、モデル陸上植物ヒメツリガネゴケを用いたプラス端方向性キネシンARKの研究を続行した。まず、精製したARKはin vitroで微小管上を連続して歩行した。CRISPR/Cas9システムを利用して樹立されたARK変異体の解析により、ARKは核、葉緑体、ミトコンドリアなどの巨大なオルガネラや、分泌小胞の動きや配置に関わることがわかった。これらは、微小管上の歩行能力を持たない変異を導入したARKではレスキューされなかったため、オルガネラの配置がARKの歩行活性に依存するメカニズムで行われていることが示唆された。また、ARKのテール領域に存在するARMリピートを持たない変異コンストラクトは表現型をレスキューしなかった。加えて、ARMリピートのみのコンストラクトが核周辺に局在したことと、その過剰発現により核の動きが阻害されたことから、ARKがARMリピートによって積荷の認識と結合を行なっていることが推測された。次に、ARK変異体のもう一つの表現型である深刻な成長異常の原因を調査したところ、変異体の細胞先端では細胞極性に重要だと考えられるRopGEFの局在に異常が見られることがわかった。RopGEFをARKに融合し、強制的に先端局在化することによって成長異常がレスキューされたことから、ARKによる輸送がRopGEFの局在化を介して植物の正常な成長に機能を果たしていることがわかった。以上の結果をまとめると、ARKは多様な積荷を輸送し、植物の成長に重要な働きを持つ順行性トランスポーターであることがわかった。この結果は、Nature Plants誌にアクセプトされた。

为了阐明物体中细胞器转运的机理，我们使用模型地面植物，同一苔藓继续研究正端方向运动方舟。首先，纯化的方舟在体外持续在微管上行走。对使用CRISPR/CAS9系统建立的ARK突变体的分析表明，ARK参与了巨大细胞器的运动和放置，例如核，叶绿体，线粒体和分泌囊泡。这些没有在引入微管没有步态能力的突变的方舟中救出，这表明细胞器的放置是通过依赖ARK步态活动的机制进行的。另外，在方舟尾部区域没有手臂重复的突变构建体并未挽救表型。此外，据推测，由于核周围的构建体的定位以及核的过表达抑制了核运动，方舟会通过手臂重复识别和结合货物，该核运动抑制了ARK识别并通过手臂重复识别货物的核能。接下来，我们研究了ARK突变体的另一种表型的原因，ARK突变体的严重生长异常，发现ROPGEF定位的异常被认为对细胞极性很重要，在突变体的细胞尖端上被发现。通过将ROPGEF融合到方舟并强行顶端定位来挽救生长异常，这表明ARK功能通过ROPGEF定位运输到正常的植物生长。总结上述结果，发现方舟是运输各种货物的顺行转运蛋白，对植物生长很重要。这一结果被自然工厂杂志接受。