PhyscomitrellaにおけるCRISPR/Cas9標的遺伝子スクリーニングにより新規細胞分裂遺伝子が同定される

科学分野:

• 植物生物学
• 細胞生物学
• 進化学

背景:

• 植物は、中心体を持たない紡錘体形成や細胞質分裂中間帯を介した細胞質分裂など、他の真核生物とは異なる独自の細胞分裂機構を持っている。
• これらのユニークなプロセスを制御する植物特異的遺伝子の存在が仮定されているが、ほとんど特徴づけられていない。

研究 の 目的:

• モデル真正粘菌Physcomitrium patensを用いて細胞分裂に関与する新規植物特異的遺伝子を同定する。
• 新たに発見された細胞分裂遺伝子の機能と局在を特徴づける。

主な方法:

• 既知の有糸ミトシス遺伝子の共発現解析により、候補遺伝子プールを生成する。
• CRISPR/Cas9スクリーニングにより、細胞分裂異常を伴うフレームシフト変異体を作成する。
• 高解像度イメージングおよび蛍光体ベースのタンパク質局在により変異体を特徴づける。

主要な成果:

• 細胞質分裂関連（CYR）、遅延染色体（LACH）、紡錘体および細胞質分裂中間帯（SpinMi）の3つの新規遺伝子ファミリーの同定。
• CYR変異体は細胞質分裂の欠陥を示し、LACHは染色体分離に不可欠であり、SpinMiは紡錘体および細胞質分裂中間帯に局在する。
• これらの遺伝子ファミリーは藻類には相同体が存在せず、陸上植物の植民化中に進化したことを示唆している。

結論:

• 共発現誘導および標的スクリーニングは、特定の細胞プロセスにおける遺伝子の発見に効果的である。
• 同定された遺伝子は、植物の細胞分裂において重要な役割を果たし、その機構の新規成分を表す。
• これらの発見は、陸上への移行中の細胞分裂の進化適応に関する洞察を提供する。