自然科学研究機構 基礎生物学研究所
名古屋大学
被子植物の受精の過程では、花粉から花粉管が長く伸長し、卵細胞のもとへ精細胞が運ばれることが必須です。花粉管が正常に伸長するためには、ANXURに代表されるいくつかの受容体タンパク質が花粉管の先端部に局在してはたらくことが必要ですが、その局在化のしくみはこれまで分かっていませんでした。
今回、基礎生物学研究所の室啓太特別協力研究員および上田貴志教授らの研究グループは、理化学研究所の中野明彦光量子工学研究センター副センター長、名古屋大学の東山哲也教授のグループと協働し、花粉管の伸長に必要なタンパク質ANXURを花粉管先端へと正しく局在させるために必要な分子を発見しました。この分子（PICALM5aおよびPICALM5b）は、膜に埋め込まれたタンパク質の輸送に関わるANTHタンパク質の一種で、花粉管の先端よりやや基部の亜頂端領域で形成される輸送小胞にANXURタンパク質を積み込むはたらきを担っていました。PICALM5aとPICALM5bの機能を失わせると、ANXURは花粉管の先端に局在することが出来なくなり、花粉管は伸長途中で破裂してしまいました。
一方、花粉管を正しい方向に導くための別の受容体タンパク質の輸送小胞への取り込みにはPICALM5aとPICALM5bは必要がないことも示されました。ANTHドメインを持つタンパク質は陸上植物の進化の過程で劇的に数が増えていますが、その生物学的な意味はこれまで分かっていませんでした。本研究により、ANTHタンパク質の機能の多様化が、植物の生殖の進化と深く関連していることが示されました。
本研究成果は2018年9月26日付でCommunications Biology誌に掲載されました。
図：野生型とpicalm5a picalm5b 二重変異体の花粉管の先端。
二重変異体の花粉管は伸長途中で破裂してしまう。
