A01　極性の再構築におけるRLDの構成生物学的機能解析

研究分担者：大石 俊輔（名古屋大学　ITbM　特任助教　センターチーフ）

重力などの環境刺激により極性の再構築を導く分子メカニズムを解明する

　動物や植物では、細胞の形や機能を様々に調節し、器官や組織などを適切に作り上げています。器官や組織によって細胞の形や大きさは様々だが、それら形や大きさはどの様に決められているのだろうか？そこでは“細胞極性”が重要な役割を果たすと考えられていて、その謎を解き明かすためのキーワードとなっています。西村班(A01)では、細胞がどの様にして極性を獲得するか？　また、重力などの環境刺激を受け、細胞極性がどの様に細胞極性を調節するか？　を明らかにするための研究を展開します。
　西村らは、植物の重力方向認識の研究で、LZYファミリータンパク質が重力情報を細胞内シグナルに変換する役割を果たすことを突き止めてきました。シロイヌナズナ根の重力感受細胞では、LZYは細胞内の重力側（つまり下側）の細胞膜に極性局在します。そのLZYは、RLDタンパク質と呼ばれる物質輸送（膜交通）に関わる因子を結合により呼び込むことで、重力に応じた細胞機能の制御を行っています。したがって、LZY-RLDのペアモジュールは、重力方向認識において細胞極性と細胞機能制御を橋渡しする役目を果たしていると考えられます。西村班(A01)では、シロイヌナズナを用いて、RLDと相互作用因子との結合を人工的に操作し、環境刺激依存的な極性再構築の分子生物学的解析を行います。タンパク質相互作用を利用した人為的タンパク質局在操作技術や、透過性環状ペプチドを用いた標的タンパク質特異的な「局在および活性阻害技術」など、新しいアプローチを導入し、新たな技法の開発に挑戦します。これらを通し、植物の極性形成と形作りを繋げる理論の構築を目指します。

参考文献

1. ¹Nishimura, T., ¹Mori, S., ¹Shikata, H., Nakamura, M., Hashiguchi, Y., Abe, Y., Hagihara, T., Y. Yoshikawa, H., Toyota, M., Higaki, T., Terao-Morita, M. Cell polarity linked to gravity sensing is generated by LZY translocation from statoliths to the plasma membrane. (2023) Science, Vol. 381, pp. 1006-1010.
2. Wang, L., Li, D., Yang, K., Guo, X., Bian, C., Nishimura, T., Le, J., Terao-Morita, M., Bergmann, D.C., Dong, J. Connected function of PRAF/RLD and GNOM in membrane trafficking controls intrinsic cell polarity in plants. (2022) Nature Communications, Vol. 13:7.
3. ¹Furutani, M., ¹Hirano, Y., ¹Nishimura, T., Nakamura, M., Taniguchi, M., Suzuki, K., Oshida, R., Kondo, C., Sun, S., Kato, K., Fukao, Y., Hakoshima, T., Terao-Morita, M. Polar recruitment of RLD by LAZY1-like protein during gravity signaling in root branch angle control. (2020) Nature Communications, Springer Nature, Vol. 11: 76.
4. ¹Taniguchi, M., ¹Furutani, M., ¹Nishimura, T., Nakamura, M., Fushita, T., Iijima, K., Baba, K., Tanaka, H., Toyota, M., Tasaka, M., Terao-Morita, M. The Arabidopsis LAZY1 family plays a key role in gravity signaling within statocytes and in branch angle control of roots and shoots. (2017) The Plant Cell, Vol. 29, pp. 1984-1999.