34吉田 聡子25Satoko YOSHIDA篠原 恭介26Kyosuke SHINOHARA寄生植物と宿主植物の相互作用における寄生器官誘導シグナルの解明（2019採択）Identification of signals involved in parasite haustorium induction in interaction between parasitic plants and host plants(Project 2019)計算構造力学と構造生物学の融合による哺乳類の繊毛運動パターンを決める原理の解明（2019採択）Elucidation of a mechanism that determines motion pattern of mammalian motile cilia by combining computational structural dynamics with structural biology (Project 2019)寄生植物とは，他の植物に寄生して栄養を獲得して生育する植物である．寄生の成立には，吸器と呼ばれる寄生器官の形成が不可欠である．ハマウツボ科寄生植物は宿主から分泌されるシグナル物質に応答して，自身の根に吸器を形成するが，吸器誘導シグナルの実態は明らかではない．私たちは，吸器誘導物質として知られるキノンを寄生植物に与えると，未知の吸器誘導物質が生じるという現象を見出した．そこで本研究では，キノンと寄生植物の培養液に存在する吸器誘導物質の解析を行い，ペプチド性の新規吸器誘導物質の候補を得ることができた．また，ケミカルスクリーニングにより，新規の吸器誘導物質および吸器誘導阻害物質を同定した．Parasitic plants parasitize the host plants and obtain water and nutrients from the hosts. Parasitic plants form a special organ called a haustorium to parasitize host plants. The formation of haustorium is essential process for plant parasitism. The parasitic plants in Orobanchaceae from haustoria on their roots upon perceiving host-derived haustorium inducing factors (HIFs); however, the action mechanisms of the HIFs remain un-known. We found that the incubation of parasitic plants with a quinone-type HIF induces production of un-known HIFs. In this research, we aim to identify the unknown HIFs by analyzing the parasitic plant cultiva-tion media in presence of quinone. In addition, we have conducted chemical screening to identify the novel HIFs and inhibitors for haustorium formation.我々ヒトをはじめとする哺乳類では流れをつくる動く繊毛をあらゆる組織に持ち，その機能が失われると不妊や気管支炎を引き起こす．これまでの研究から繊毛は存在する組織に応じて異なる運動パターンを示す事が分かっている．しかしながら，運動パターンを決める原理は分かっていない．本研究課題ではクライオ電子線トモグラフィーによりマウス気管繊毛の詳細な構造を決定した．野生型マウスと運動パターンが変化してしまうRsph4a遺伝子ノックアウトマウスそれぞれの気管繊毛の構造を比較し，ラジアルスポークと呼ばれる構造が運動パターンの制御をしている事をつきとめた．さらに得られた構造を元に計算構造力学シミュレーションを行い，ラジアルスポークの欠失が運動パターンに与える影響を検証した．In mammals, cells have motile cilia in several tissues including brain ventrilcle, trachea, oviduct, and testis/sperm. Dysfunction of motile cilia leads to infertility and respiratory disease. Motile cilia have unique motion patterns: planar beating in the trachea, wavy form in the sperm and rotational motion in the node cells. How-ever, it remains unknown how the motion pattern of cilia is determined. In the current project, we have deter-mined a detailed structure of the mouse trachea motile cilia by means of cryoelectron tomography. We have compared the willd type mouse cilia with the Rsph4a-deficient mouse cilia, and have found that radial spoke is essential for the planar beating pattern of the mouse motile cilia. Further, we caried out computer structural dynamics simulation of the motile cilia based on the cryoelectron tomography structure.
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