本研究は，オートファジー制御による，ストレス障害緩和型の次世代肥料の開発を目指すものである．オートファジーマーカータンパク質(mRFP-YFP-ATG8)を発現させた植物培養細胞による化合物スクリーニングにより，オートファジー活性化剤／抑制剤候補を探索・同定した．候補化合物群に関して，生理作用点を検証した結果，一部の化合物は葉緑体やミトコンドリアの代謝経路に作用する可能性が示唆され，活性酸素(ROS)産生と密接に関係していた．病害抵抗性試験の結果，一部の化合物群は免疫活性化剤として機能することが明らかになった．本研究を基盤として，将来的なストレス耐性剤や障害緩和剤への貢献も期待される．Our research focus is to establish novel strategies to improve plant nutrition efficiency and stress tolerance of crops by spatiotemporal modulation of autophagy. We screened autophagy activators/suppressors using cul-tured plant cells expressing autophagy marker protein (mRFP-YFP-ATG8) in combination with a chemical library. We identified some candidates of activators/suppressors that might act on metabolic pathways of chloroplasts and mitochondria, and was shown to be closely related to production of reactive oxygen species (ROS). We also checked the effect of these compounds on plant disease resistance, and found that some com-pounds function as plant defense activators. In future, it is expected to produce compounds that improve stress tolerance of crops under environmental stress conditions.遺伝子治療の必要性が高まる中，DNAを光で細胞内に導入する技術が求められている．しかし光によるDNAの細胞内導入の研究はほとんど行われていない．そこで本研究は光で正電荷を発生する高分子を開発し，この光応答性高分子の細胞毒性やDNAの細胞内導入を評価し，光応答性DNA輸送システムを構築することを目的とした．様々な分子量と結合部位含有率の光応答性コポリマーを合成し評価に用いたところ，光照射の有無にかかわらず20μM以下の濃度であれば，分子量や光照射の有無にかかわらず細胞毒性はほとんどないことが明らかとなった．また高分子鎖は低毒性に貢献することも示された．さらにこの高分子への光照射によって，DNAの細胞内導入を促進させることも明らかとなった．Gene therapy is an attractive approach to treat diseases and the attentions is also focused on the targeted delivery of therapeutic DNA. Though light is effective for focusing on a specific cell target, there are not many reports of gene delivery controlled by light illumination. The purpose of this work is the development of photo-assisted gene delivery by using photoresponsive polymers which were investigated from the points of cytotoxicity and delivery to cells. We synthesized photoresponsive copolymers carrying various molecular weights and molar ratios of binding moiety. They were found to be noncytotoxic under both dark and irradiated conditions up to a concentration of 2×10-5 M and the cytotoxicity was improved by the copolymerized chain. It was also revealed that the irradiation of the photoresponsive copolymer promoted the uptake of DNA into cells.269来須 孝光Takamitsu KURUSU宇田 亮子10RyokoUDAオートファジーの時空間制御を介した代謝ネットワーク活性化による新奇次世代肥料の創出 （2016年採択）Development of novel strategies to improve plant nutrition efficiency by spatiotemporal modulation of autophagy(Project 2016)光応答性高分子を用いた光アシストDNA輸送システムの構築 （2016年採択）Photo-assisted DNA delivery system using photo-responsive polymers(Project 2016)旭硝子財団 助成研究成果報告（2019）
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