アルマジロリピートを持つキネシン及び NIMA 関連キナーゼはシロイヌナズナ表皮細胞の形態形成に関与する Armadillo Repeat-Containing Kinesins and a NIMA-Related Kinase Are Required for Epidermal Cell Morphogenesis in Arabidopsis

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Abstract

キネシンモータータンパク質は様々な生物において細胞の先端成長及び細胞の形の決定に関与していることが知られている。シロイヌナズナゲノム中には 61 遺伝子のキネシン関連遺伝子が存在することが明らかになっているが、その多くは機能が明らかになっていない。我々はアルマジロリピートドメインを持つ植物特異的キネシン関連タンパク質 ARK1 がシロイヌナズナ根毛の先端成長に関与することを明らかにした。ark1 突然変異体根毛は波状、時に枝分かれの表現型を示し、内側の微小管はより重合して量及び長さが促進されていた。すなわちARK1は根毛内部の微小管量を限定する働きを持ち、これが根毛の先端成長を制御することが示唆された。ARK1 はARK2 及び ARK3 の二つのパラログ含む遺伝子ファミリーをシロイヌナズナゲノム中で形成しており、ARK2 が根の表皮細胞の形態形成に関与することを明らかにした。さらにARK タンパク質と結合する因子として NEK6 タンパク質リン酸化酵素を同定した。nek6 突然変異もまた、シロイヌナズナ表皮細胞の形態形成に多面的な影響を与えており、NEK6 が ARK キネシンに関連した微小管機能を介して細胞の形態形成に関与することが示唆された。

The involvement of kinesin motor proteins in both cell tip growth and cell shape determination has been well characterized in various organisms. We have demonstrated that an armadillo repeat-containing kinesin-related protein, ARK1, is involved in root-hair morphogenesis. Microtubule polymers are more abundant in the ark1 null allele root hairs, but analysis shows that these extra microtubules are concentrated in the endoplasm, and not in the cortical array, suggesting that ARK1 regulates tip growth by limiting the assembly and distribution of endoplasmic microtubules. The ARK1 gene has two homologues, ARK2 and ARK3, and our present results show that ARK2 is involved in cell morphogenesis in the root. We further reveal that a NIMA-related protein kinase, NEK6, binds to the ARK family proteins and has pleiotropic effects upon epidermal cell morphogenesis, suggesting that NEK6 is involved in cell morphogenesis in Arabidopsis via microtubule functions associated with these armadillo repeat kinesins.

Journal

  • Plant and Cell Physiology Supplement

    Plant and Cell Physiology Supplement 2008(0), 0716-0716, 2008

    The Japanese Society of Plant Physiologists

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