国立大学法人 東海国立大学機構 名古屋大学大学院理学研究科の佐々木 武馬 助教、杉山 友希 特任助教、小田 祥久 教授の研究グループは、大学共同利用機関法人 情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所 遺伝メカニズム研究系の斎藤 慧 助教、島本 勇太 准教授、国立大学法人 九州大学 大学院芸術工学研究院の井上 大介 助教、ストックホルム大学（スウェーデン王国）のヘンリック サーク 博士、エドワール ペスケ 教授との共同研究により陸上植物の水の通り道を形づくるタンパク質を発見しました。本研究グループは、道管における細胞壁の微小な孔（壁孔）に存在するMAP70-5タンパク質に着目し、このタンパク質が微小管注2)と呼ばれる細胞内の繊維を曲がりやすくすることにより、道管における壁孔の立体構造を決定していることを明らかにしました。
植物の細胞を覆う細胞壁は、細胞の形の維持に加え、水分・養分などの輸送も担います。壁孔を含め、植物の細胞壁の立体構造を決定する仕組みはほとんど明らかになっていません。本研究は植物の細胞壁の立体構造が、微小管の物理的な性質を制御することにより決定されることを世界ではじめて明らかにしました。これは植物の細胞壁の形成機構を理解する上で数少ない重要な知見です。また、本研究から得られた知見を利用して植物の細胞壁構造を改変することにより、将来的な植物細胞の形態や機能、さらには植物個体の性質や形態を人為的に制御する技術、利用しやすい木質バイオマスの生産技術にも繋がる可能性が考えられます。
本研究成果は2023年11月１３日午後７時（日本時間）付イギリス科学誌「Nature Communications」誌でオンライン公開されました。
・ 植物では細胞壁注1)の微小な孔（壁孔）が、地中の水の吸収や、体内の水の輸送を担う。
・ タンパク質MAP70が細胞壁の形成を誘導して壁孔の形の決定にかかわるしくみを明らかにした。
・ 本研究成果は、知見の少なかった細胞壁形成のしくみの理解を大きく前進させたとともに、農業・エネルギー分野における植物の形態の制御に広く貢献することが期待される。
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注1）細胞壁：
植物の細胞膜の外側に形成され、植物細胞の形態や機能を決定づける構造。主にセルロース、ヘミセルロース、ペクチンから成る。道管や仮道管、繊維の細胞壁にはこれらに加えてリグニンが沈着する。
注2）微小管：
チューブリンと呼ばれるタンパク質が重合することで作られる直径24ナノメートルのチューブ状構造。細胞分裂や細胞内輸送など多様な機能を担う。植物細胞では細胞表層に並び、細胞壁の主成分であるセルロースの合成を導いている。
雑誌名：Nature Communications
論文タイトル：Confined-microtubule assembly shapes three-dimensional cell wall structures in xylem vessels
著者：＊佐々木 武馬、斎藤 慧、井上 大介、Henrik Serk、＊杉山 友希、Edouard Pesquet、島本 勇太、＊小田 祥久 (＊名古屋大学関係者)
DOI: 10.1038/s41467-023-42487-w
URL: https://www.nature.com/articles/s41467-023-42487-w
