高等植物の形態形成における膜交通メカニズムの役割

 

真核生物の形態形成には，細胞の極性確立が非常に重要であることが知られています。細胞極性の確立には，細胞膜上へのタンパク質の方向性を持った輸送，いわゆる極性輸送が重要な働きをしています。植物におけるタンパク質の極性輸送は，根毛や花粉管の伸長，いわゆる“先端成長”をモデルとして精力的に研究され，カルシウム，細胞骨格，ミオシン等モータータンパク質，フォスファチジルイノシトールリン脂質，Rab, Ropなどの低分子量GTPase，SNAREなどの分子が重要な働きをしていることがわかっていますが，これらの分子間の相互作用に関しては，不明な点が多い状況です。 

 

当研究室では，1994年に、シロイヌナズナから、液胞膜SNARE，AtVam3の単離および解析を世界に先駆けて行った研究を皮切りに，液胞の動的構造の解析，シロイヌナズナSNARE細胞内局在マップの作成，細胞膜SNAREの発現および細胞膜上での局在解析，根毛と花粉管伸長に関与するSANREの発見，フォスファチジルイノシトール3リン酸(PI3P)をフォスファチジルイノシトール3,5ビスリン酸に変換するキナーゼFAB1とエンドサイトーシスとの関わりなどの成果を得てきました。

 

特に，我々は，根毛の伸長過程における根毛特異的SNARE, SYP123および全細胞で普遍的に発現しているSYP132についての機能解析を進め，SYP123は，アクチン繊維依存的に根毛の先端に集中し，輸送小胞に存在するR-SNAREの一種，AtVAMP721とSNARE複合体を形成し，一方，SYP132は，細胞膜全体に均一に存在し，やはりAtVAMP721とSNARE複合体を形成して，BFA非感受性の新規タンパク質のエキソサイトーシスに関与していることを明らかにしました。

 

一方，イノシトールリン脂質（PIs）は，イノシトール環の3，4，5位の水酸基がリン酸結合されることにより，7種類存在します．そのうち，3位と5位にリン酸が結合したPI(3,5)P2は，FAB1によって合成され，4位と5位にリン酸が結合したPI(4,5)P2は，PIP5Kによって合成されることが知られています．

 

我々は，モデル植物シロイヌナズナを用いて，FAB1の機能解析を中心に研究を行い，FAB1が後期エンドソームに局在し，後期エンドソームの成熟に働き，加えて，表層微小管の配向制御に機能することを明らかにしてきました．