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。

为了阐明物体内的细胞器运输机制，我们利用模型陆地植物Physcomitrella Physalis继续对正端定向驱动蛋白ARK进行研究。首先，纯化的ARK在体外连续在微管上行走。对使用 CRISPR/Cas9 系统建立的 ARK 突变体的分析表明，ARK 参与细胞核、叶绿体和线粒体等大型细胞器以及分泌囊泡的运动和排列。这些没有被不具备在微管上行走能力的突变体 ARK 所拯救，这表明细胞器定位是通过依赖于 ARK 行走活动的机制进行的。此外，ARK 尾部区域缺少 ARM 重复序列的突变构建体并不能挽救该表型。此外，仅 ARM 重复结构位于细胞核周围，其过度表达会抑制核运动，表明 ARK 通过 ARM 重复序列识别并结合货物。接下来，我们调查了严重生长异常的原因，这是ARK突变体的另一个表型，发现RopGEF在细胞尖端的定位存在异常，RopGEF被认为对细胞极性很重要。明白了。 RopGEF 与 ARK 融合并强制尖端定位可以挽救生长异常，这表明 ARK 介导的运输通过 RopGEF 的定位在正常植物生长中发挥作用。综上所述，上述结果表明ARK是一种顺行转运蛋白，可运输多种货物，在植物生长中发挥重要作用。该成果被《自然植物》杂志接受。