植物の発生・形態形成に重要なオーキシン

オーキシンは、植物の発生・形態形成を制御する重要なホルモンです。植物の多様な形態形成を支える分子基盤として働くホルモンであり、農業・園芸分野でも広く利用されています。

これまでにオーキシンは、組織中を一方向に極性輸送されることが知られています。また、その方向は、オーキシン排出トランスポーターPINが、細胞の特定領域に偏在することで規定されることが示されています。

PINタンパク質偏在のメカニズムとは

オーキシン極性輸送はダーウィン親子によって報告された現象です。この現象の発見自体は古いものですが、極性輸送を制御する分子実態であるPINタンパク質が、実際にどのようにして偏在するかについては未だ明らかにされていません。

そこで私は現在、PINの偏在を規定する仕組みについて研究を行っています。これまでの他研究チームの研究から、PINは細胞膜から細胞内に恒常的にエンドサイトースされており、その後、細胞の特定部位にリサイクルされ続けることで、PINの偏在が維持されるとの仮説が提示されています。PINは発生過程や光・重力応答に際し、局在を変化させますが、本仮説は、このようなPINの動的な局在変化を説明可能なため、広く受け入れられてきました。

一方で私は、PINは、通常状態ではエンドサイトーシスされず、むしろ細胞膜中で安定に、静的に偏在することを発見しました。また、光・重力の刺激が来ると、この静的な局在は解除され、エンドサイトーシスが盛んに起こることを発見しました。現在、私はこれらの局在様式がどのようにして切り替えられるのかについて研究を行っています。

多様な植物種のオーキシン輸送システムを比較

また、近年、ゲノム解読が進み、様々な生物種の間で遺伝子の配列や機能を比較解析可能になっています。これにより現代の生物学は、生物の進化を分子レベルの現象として理解可能になっています。

そこで現在私は、藻類、コケ植物、シダ植物、被子植物など様々な植物種におけるオーキシンの輸送システムについても研究を行っています。多様な植物の解析から得られた知見を比較解析することで、オーキシン極性輸送システムがどのような過程を経て、進化してきたのかを明らかにしたいと思っています。そして、その知見をもとに、地球上の多様な形態の植物がどのようにして進化してきたのかを明らかにしたいと思い、研究を行っています。