所属
トランスフォーマティブ生命分子研究所 特任講師
職名
特任講師
外部リンク
シモトオノ アキエ
下遠野 明恵
SHIMOTOHNO Akie
学位 1
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博士（理学） （ 東京大学 ）
研究キーワード 2
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分子生物学・植物生理学・遺伝学・発生分化・シグナル伝達・細胞周期・細胞分裂
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植物生理学 / 分子生物学 / 分子遺伝学
研究分野 3
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ライフサイエンス / 発生生物学
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ライフサイエンス / 植物分子、生理科学
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ライフサイエンス / 植物分子、生理科学 / 発生・分化、幹細胞、シグナル分子、植物ホルモン、細胞増殖、細胞分裂、細胞周期
現在の研究課題とSDGs 1
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植物幹細胞の分子機構と環境応答の仕組みの理解
経歴 1
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名古屋大学 トランスフォーマティブ生命分子研究所 特任講師
2021年4月 - 現在
所属学協会 3
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日本植物生理学会
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日本植物学会
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日本バイオテクノロジー学会
委員歴 1
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Japanese Society for Plant Biotechnology Associate Editor
2023年4月 - 現在
団体区分：学協会
受賞 3
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NAGASE Science Technology Award
2024年3月 NAGASE Science Technology Foundation
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EMBO long-term fellowship
2007年 European Molecular Biology Organization (EMBO)
Akie Shimotohno
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Humboldt Research Fellowship
2005年 Alexander von Humboldt Foundation
Akie Shimotohno
論文 24
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Chemical synthesis of the EPF-family of plant cysteine-rich proteins and late-stage dye attachment by chemoselective amide-forming ligations. 査読有り 国際共著
Kumarswamyreddy N, Nakagawa A, Endo H, Shimotohno A, Torii KU, Bode JW, Oishi S.
RSC Chem Biol. 3 巻 ( 12 ) 頁： 1422 - 1431 2022年10月
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Illuminating the molecular mechanisms underlying shoot apical meristem homeostasis in plants 招待有り 査読有り
Akie Shimotohno
Plant Biotechnol 39 巻 ( 1 ) 頁： 19 - 28 2022年3月
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Correction to: CLE2 regulates light-dependent carbohydrate metabolism in Arabidopsis shoots. 査読有り 国際誌
Ma D, Endo S, Betsuyaku S, Shimotohno A, Fukuda H
Plant molecular biology 106 巻 ( 1-2 ) 頁： 221 2021年4月
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Regulation of the Plant Cell Cycle in Response to Hormones and the Environment 査読有り 国際誌
Shimotohno, A; Aki, SS; Takahashi, N; Umeda, M
ANNUAL REVIEW OF PLANT BIOLOGY, VOL 72, 2021 72 巻 頁： 273 - 296 2021年
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CLE2 regulates light-dependent carbohydrate metabolism in Arabidopsis shoots. 査読有り 国際誌
Ma D, Endo S, Betsuyaku S, Shimotohno A, Fukuda H
Plant molecular biology 104 巻 ( 6 ) 頁： 561 - 574 2020年12月
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Topology of regulatory networks that guide plant meristem activity: similarities and differences. 査読有り 国際誌
Shimotohno A, Scheres B
Current opinion in plant biology 51 巻 頁： 74 - 80 2019年10月
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Root stem cell niche organizer specification by molecular convergence of PLETHORA and SCARECROW transcription factor modules. 査読有り 国際誌
Shimotohno A, Heidstra R, Blilou I, Scheres B
Genes & development 32 巻 ( 15-16 ) 頁： 1085 - 1100 2018年8月
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The PLETHORA Gene Regulatory Network Guides Growth and Cell Differentiation in Arabidopsis Roots 査読有り 国際誌
Santuari, L; Sanchez-Perez, GF; Luijten, M; Rutjens, B; Terpstra, I; Berke, L; Gorte, M; Prasad, K; Bao, DP; Timmermans-Hereijgers, JLPM; Maeo, K; Nakamura, K; Shimotohno, A; Pencik, A; Novak, O; Ljung, K; van Heesch, S; de Bruijn, E; Cuppen, E; Willemsen, V; Mähönen, AP; Lukowitz, W; Snel, B; de Ridder, D; Scheres, B; Heidstra, R
PLANT CELL 28 巻 ( 12 ) 頁： 2937 - 2951 2016年12月
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SCARECROW-LIKE23 and SCARECROW jointly specify endodermal cell fate but distinctly control SHORT-ROOT movement. 査読有り 国際誌
Long Y, Goedhart J, Schneijderberg M, Terpstra I, Shimotohno A, Bouchet BP, Akhmanova A, Gadella TW Jr, Heidstra R, Scheres B, Blilou I
The Plant journal : for cell and molecular biology 84 巻 ( 4 ) 頁： 773 - 84 2015年11月
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Mathematical modeling and experimental validation of the spatial distribution of boron in the root of Arabidopsis thaliana identify high boron accumulation in the tip and predict a distinct root tip uptake function. 査読有り
Shimotohno A, Sotta N, Sato T, De Ruvo M, Marée AF, Grieneisen VA, Fujiwara T
Plant & cell physiology 56 巻 ( 4 ) 頁： 620 - 30 2015年4月
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How to stimulate stem cells in plants 招待有り 査読有り
Shimotohno A, Zhang H, Cruz-Ramirez A, Scheres B
NPC Highlights 14 巻 頁： 20 - 23 2011年
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CDK Phosphorylation 査読有り
Akie Shimotohno, Masaaki Umeda
Cell Cycle Control and Plant Development 32 巻 頁： 114 - 137 2007年11月
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Diverse phosphoregulatory mechanisms controlling cyclin-dependent kinase-activating kinases in Arabidopsis. 査読有り 国際誌
Akie Shimotohno, Ryoko Ohno, Katerina Bisova, Norihiro Sakaguchi, Jirong Huang, Csaba Koncz, Hirofumi Uchimiya, Masaaki Umeda
The Plant journal : for cell and molecular biology 47 巻 ( 5 ) 頁： 701 - 10 2006年9月
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Diverse phosphoregulatory mechanisms controlling cyclin-dependent kinase-activating kinases in Arabidopsis.
Shimotohno A, Ohno R, Bisova K, Sakaguchi N, Huang J, Koncz C, Uchimiya H, Umeda M
The Plant journal : for cell and molecular biology 47 巻 ( 5 ) 頁： 701 - 10 2006年9月
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Control of cell division and transcription by cyclin-dependent kinase-activating kinases in plants. 査読有り
Masaaki Umeda, Akie Shimotohno, Masatoshi Yamaguchi
Plant & cell physiology 46 巻 ( 9 ) 頁： 1437 - 42 2005年9月
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Control of cell division and transcription by cyclin-dependent kinase-activating kinases in plants.
Umeda M, Shimotohno A, Yamaguchi M
Plant & cell physiology 46 巻 ( 9 ) 頁： 1437 - 42 2005年9月
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Functional analysis of Arabidopsis CDK-activating kinases
N Sakaguchi, A Shimotohno, H Uchimiya, K Sakaguchi, M Umeda
PLANT AND CELL PHYSIOLOGY 46 巻 頁： S224 - S224 2005年
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The plant-specific kinase CDKF;1 is involved in activating phosphorylation of cyclin-dependent kinase-activating kinases in Arabidopsis. 査読有り 国際誌
Akie Shimotohno, Chikage Umeda-Hara, Katerina Bisova, Hirofumi Uchimiya, Masaaki Umeda
The Plant cell 16 巻 ( 11 ) 頁： 2954 - 66 2004年11月
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The plant-specific kinase CDKF;1 is involved in activating phosphorylation of cyclin-dependent kinase-activating kinases in Arabidopsis.
Shimotohno A, Umeda-Hara C, Bisova K, Uchimiya H, Umeda M
The Plant cell 16 巻 ( 11 ) 頁： 2954 - 66 2004年11月
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Functional analysis of protein kinases controlling CDK activity in Arabidopsis
R Ohno, K Bisova, A Shimotohno, H Uchimiya, M Umeda
PLANT AND CELL PHYSIOLOGY 45 巻 頁： S65 - S65 2004年
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Differential phosphorylation activities of CDK-activating kinases in Arabidopsis thaliana. 査読有り 国際誌
Akie Shimotohno, Satoko Matsubayashi, Masatoshi Yamaguchi, Hirofumi Uchimiya, Masaaki Umeda
FEBS letters 534 巻 ( 1-3 ) 頁： 69 - 74 2003年1月
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Differential phosphorylation activities of CDK-activating kinases in Arabidopsis thaliana.
Shimotohno A, Matsubayashi S, Yamaguchi M, Uchimiya H, Umeda M
FEBS letters 534 巻 ( 1-3 ) 頁： 69 - 74 2003年1月
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Control of plant cell division through phosphorylation of CDKs in Arabidopsis
A Shimotohno, Huang, JR, M Umeda, H Uchimiya
PLANT AND CELL PHYSIOLOGY 43 巻 頁： S213 - S213 2002年
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Akie Shimotohno, Shinya Oue, Takato Yano, Seiki Kuramitsu, Hiroyuki Kagamiyama
The Journal of Biochemistry 129 巻 ( 6 ) 頁： 943 - 948 2001年6月
書籍等出版物 3
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植物の生きる知恵 5 植物の情報を伝える経路-環境メディエータとシグナル伝達の秘密に迫る
福田裕穂, 下遠野明恵, 遠藤暁詩（ 担当： 共著）
生物の科学 遺伝 74(5) 2020年
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気孔形成過程の遺伝子発現ダイナミクス: 自己複製する細胞の生成,増殖そして終結
下遠野明恵（ 担当： 分担執筆）
細胞工学, 第93巻 2015年
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Cell cycle control and plant development, CDK phosphorylation. in (D. Inze, ed.)
Akie Shimotohno and Masaaki Umeda
Blackwell Publishing, Oxford 2007年
MISC 10
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環境応答に関与するペプチドシグナルの分子機構と生理的役割
下遠野明恵, 福田裕穂
日本植物学会大会研究発表記録82nd 巻 2018年
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シロイヌナズナのホウ素輸送体の空間的・時間的制御の意義を理解するための統合的試み
下遠野明恵, GRIENEISEN Veronica, MAREE Stan, 藤原徹
日本土壌肥料学会講演要旨集60 巻 2014年
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シロイヌナズナのホウ素輸送体の根における空間的配置と時間的制御の意義についての数理モデルを用いた考察
藤原徹, 下遠野明恵, 佐藤貴文, MAREE Stan, GRIENEISEN Veronica
日本数理生物学会大会講演要旨集23rd 巻 2013年
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シロイヌナズナのAP2DNA結合ドメインを2つ持つAP2型転写因子のコンセンサス結合配列の比較解析
徳田剛史, 前尾健一郎, 河合都妙, 下遠野明恵, SCHERES Ben, 中村研三
日本植物生理学会年会要旨集50th 巻 2009年
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シロイヌナズナのCDK活性化キナーゼの機能解析
坂口法洋, 下遠野明恵, 内宮博文, 坂口謙吾, 梅田正明
日本植物生理学会年会要旨集46th 巻 2005年
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シロイヌナズナのCDK活性を制御するキナーゼ群の機能解析
大野良子, BISOVA K, 下遠野明恵, 内宮博文, 梅田正明
日本植物生理学会年会要旨集45th 巻 2004年
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CDK活性化キナーゼ(CAK)を介した植物の細胞分裂の制御機構の解析
下遠野明恵, 内宮博文, 梅田正明
日本分子生物学会年会プログラム・講演要旨集27th 巻 2004年
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CDKのリン酸化による細胞分裂の活性化機構の解析
下遠野明恵, 黄継栄, 梅田正明, 内宮博文
日本植物生理学会年会要旨集42nd 巻 2002年
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CDKのリン酸化カスケードによる細胞分裂の制御機構の解析
下遠野明恵, 梅田正明, 内宮博文
日本植物生理学会年会要旨集41st 巻 2001年
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Regulation of cell division through phosphorylation of CDKs :
SHIMOTOHNO Akie, UMEDA Masaaki, UCHIMIYA Hirofumi
Plant and cell physiology42 巻 頁： s46 2001年
講演・口頭発表等 33
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Molecular analysis for root stem cell maintenance in Arabidopsis thaliana.
Akie Shimotohno
The 35th European annual conference 2010年
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環境応答に関与するペプチドシグナルの分子機構と生理的役割
下遠野明恵, 福田裕穂
第82回日本植物学会 2018年9月14日
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環境応答に関わる CLE ペプチドシグナルの役割
下遠野明恵, 福田裕穂
第60回日本植物生理学会年会 2019年3月18日
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環境ストレスに呼応した CLE ペプチドの新たな役割
下遠野明恵, 福田裕穂
第62回日本植物生理学会年会 2021年3月15日
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根の幹細胞形成・維持を制御する分子ネットワーク 招待有り
下遠野明恵
第三回幹細胞研究会 2017年
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シロイヌナズナのホウ素輸送体の空間的・時間的制御の意義を理解するための統合的試み
下遠野明恵, Veronica Grieneisen, Stan Maree, 藤原徹
日本土壌肥料学会 2014年9月
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シロイヌナズナのCDK活性化キナーゼの機能解析
坂口法洋, 下遠野明恵, 内宮博文, 坂口謙吾, 梅田正明
日本植物生理学会年会 2005年3月
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Transcriptional network of stem cells patterning in Arabidopsis thaliana.
Akie Shimotohno, Renze Heidstra, Ben Scheres
The 9th International Congress of Plant Molecular Biology (IPMB) 2009年
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Transcriptional network of stem cells formation in Arabidopsis thaliana. 招待有り
Akie Shimotohno
2012年
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Transcription factor complexes in Arabidopsis root development.
Akie Shimotohno, Renze Heidstra, Ben Scheres
The 21th International Conference on Arabidopsis research 2010年
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Roles of CLE peptide signaling in response to environmental stimuli.
Akie Shimotohno, Hiroo Fukuda
The 60th Annual Meeting of the JSPP 2019年
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Regulation of plant cell division through phosphorylation of CDKs 招待有り
Akie Shimotohno
Gyeongsang National University & The University of Tokyo Joint Symposium in Plant Molecular Biology 2002年
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QC specification by protein complexes that link two proteins action.
Akie Shimotohno
The 21th Experimental Plant Science Meeting 2013年
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QC initiation by protein complexes that link two proteins action.
Akie Shimotohno, Renze Heidstra, Ben Scheres
The 18th International Conference on Arabidopsis research 2007年
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Protein interactions connect two stem cell regulatory pathways in Arabidopsis roots.
Akie Shimotohno
The 19th Experimental Plant Science Meeting 2012年
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Protein complexes of transcription factors control the stem cell niche in Arabidopsis roots.” in New frontiers in the root developmental biology. 招待有り
Akie Shimotohno, Ben Scheres
The 55th Annual Meeting of JSPP 2014年
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PLETHORA protein complexes in root development.
Akie Shimotohno, Renze Heidstra, Ben Scheres
The 19th International Conference on Arabidopsis research 2008年
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Molecular dynamics mechanism for root growth and cell patterning in Arabidopsis stem cell niche.
Akie Shimotohno
The 13th NPC Meeting 2011年
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A study on CLE1 to CLE7 meditated environmental signals in Arabidopsis thaliana.
第18回東京大学生命科学シンポジウム 2018年6月
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A study on CLE peptide-meditated environmental signaling in Arabidopsis thaliana.
第57回日本植物生理学会 2016年3月
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A novel strategy for sensing and survival against environmental stresses in plants.
Akie Shimotohno, Hiroo Fukuda
Frontiers in plant environmental response research 2019年
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A novel CDK Phosphorylation cascade in Arabidopsis thaliana.
Akie Shimotohno, Hirofumi Uchimiya, Masaaki Umeda
The 15th International Conference on Arabidopsis Research 2004年
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A CDK phosphorylation cascade mediated by CDK-activating kinases in Arabidopsis.
Akie Shimotohno, Masaaki Umeda
The 7th International Congress on Plant Molecular Biology (ISPMB) 2003年
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Control of cell division and differentiation by cyclin-dependent kinase activities in plants. 招待有り
Masaaki Umeda, Masatoshi Yamaguchi, Akie Shimotohno
The International Symposium on Plant Axis Formation and Signal Transduction 2005年
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Comprehensive study of distinct CLE gene family in Arabidopsis thaliana.
日本植物学会第80回大会 2016年9月16日
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Comprehensive study of distinct CLE gene family in Arabidopsis thaliana.
第80回日本植物学会 2016年9月
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Comparison of consensus binding-site sequences of seven AP2-type transcription factors of Arabidopsis thaliana with two AP2 DNA-binding domains.
Tsuyoshi Tokuda, Kenichiro Maeo, Tsutae Kawai, Akie Shimotohno, Ben Scheres, Kenzo Nakamura
The 21th International Conference on Arabidopsis research 2010年
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Cell layer specific expression of boron transporter in Arabidopsis root.
福田牧葉, 下遠野明恵, 反田直之, 笠井光治, 神谷岳洋, 藤原徹
第58回日本植物生理学会 2017年3月
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Cell cycle control and plant development in Arabidopsis.
Akie Shimotohno
The NPC seminar 2006年
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CDK-phosphorylation cascade in Arabidopsis. 招待有り
Akie Shimotohno, Masaaki Umeda
The VIB seminar 2004年
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An integrative approach to elucidate the role of nutrients in process of plant.
第55回日本植物生理学会 2014年3月
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How to recall positioning cue for root development
Akie Shimotohno
The 11th NPC Meeting 2010年
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Exploring cell-layer specific roles of boron transporters in Arabidopsis roots.
福田牧葉, 下遠野明恵, 反田直之, 笠井光治, 神谷岳洋, 藤原徹
第57回日本植物生理学会 2016年3月
科研費 3
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研究課題/研究課題番号：20H04882 2020年4月 - 2022年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
下遠野 明恵
担当区分：研究代表者
配分額：11700000円 （ 直接経費：9000000円 、 間接経費：2700000円 ）
植物幹細胞の構築における分子機構をゲノム恒常性の観点から解析を行うことによって、これまで明らかにされてこなかった組織という『場』の制約の中で起こる細胞の初期化と幹細胞の新生に寄与する未知の制御系の解明を目指す。さらに、動物幹細胞の新生・維持機構との類似点や植物幹細胞の独自性を比較検証することで、植物の幹細胞能獲得に至る仕組みを明らかにし、当該新学術領域の目指す多能性幹細胞の基盤原理の解明に貢献する。
二年の研究機関では、主に根の幹細胞ニッチの場の形成に必要不可欠と考えられる鍵転写因子複合体の分子機能を足がかりにして、植物細胞がどのように幹細胞性を獲得し、微小環境（ニッチ）を形成するのかに着目して研究を行なってきた。
通常の発生過程において、これらの鍵となる因子群は根の幹細胞形成に先行して発現し、将来幹細胞ニッチとなる場所で発現量が最大となる。これらの因子を異所的に強制発現させると、幹細胞新生を誘導し、根様の組織形成がみられるといった予備的な結果も得た。逆にこれらの機能欠損変異株では細胞初期化能が著しく低下していることも見出した。したがって、この鍵転写因子複合体のシグナルの下流には、幹細胞ニッチの形成に必須の分子イベントが集約されていることが予想された。
そこで、鍵転写因子複合体を時空間特異的に誘導発現できる系を構築し、下流で起きているイベントを明らかにすべく継時的トランスクリプトーム解析を手がけた。その結果、本タンパク質複合体の下流にはWOX遺伝子のような既知の転写因子群の他に、ホルモン応答関連遺伝子やペプチド分子などが存在することを明らかにした。これらの知見を基に個々の因子の発現解析を詳細におこなった結果、鍵転写因子どうし、ならびにこれらの制御因子の働きを微細に調整する新たなフィードバック制御機構の存在を見いだすことに成功した。
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。 -
気孔の発生とパターン形成を制御する新奇メカニズムに合成化学で切込む
研究課題/研究課題番号：19H00990 2019年4月 - 2023年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(A)
鳥居 啓子, 下遠野 明恵, 村上 慧, 桑田啓子
担当区分：研究分担者
陸上植物の表皮に散在する気孔は、植物と大気とのガス交換や植物体の水分調節を担っている 。気孔の存在は、バイオマス生産と生存に必要不可欠である。本申請研究は、植物発生学、有機合成化学、分析化学の専門家の綿密なコラボレーションを通して、化合物をキーワードに、従来のアプローチでは捉えられなかった気孔の発生を制御する新奇メカニズムの解明を目指すものである。本研究は、動植物を問わず、細胞の分化やパターン形成の普遍的な仕組みに迫るものである。また、将来的には、低分子化合物を用いて気孔の数を人為的に操作することにより、植物の成長制御につながる可能性がある。
本申請研究は、植物発生学、有機合成化学、分析化学の専門家の綿密なコラボレーションを通して、化学の力で気孔の数と分布を制御する未知のメカニズムに斬り込むとともに、化合物による有用植物のバイオマス促進に繋がるものである。本年度は、気孔の数を増やす化合物kC9とChatty、気孔幹細胞であるメリステモイド細胞の発生停止を引き起こすAYSJ929(Stomatazoline)に関する生理機能解析と標的候補因子の探索を主に継続した。
(1) Stomatazoline - 気孔の発生に関わる様々な突然変異体に対する生理作用の詳細な解析から、Stomatazolineはメリステモイド細胞から孔辺母細胞への分化を指令するMUTEの活性を阻害することが示唆された。Stomatazolineは、気孔系譜の指令因子であるｂHLHタンパク質のC末端に存在するACTL領域に結合すること、それにより、MUTEーSCREAMヘテロ二量体形成が阻害されることが明らかになった。
(2) kC9 - kC9の気孔のパターン形成に対する効果は、免疫シグナル伝達を活性化させることにより無効化する。そのため、kC9は気孔形成と免疫シグナル伝達経路に共通する因子に対して作用すると考え、両経路の共通因子であるMAPキナーゼに着目した。その結果、ｋC９はMPK6に結合すること、一過的にin vivoにおけるMAPK活性を阻害することがわかった。
(3) Chatty -アフィニティー担体を用いたプロテオミクスの結果、一連のステロイドホルモン合成酵素が標的因子候補とし同定された。実際に、Chattyを添加した暗所植物芽生えは、ブラシノステロイド欠損変異体と同様の光形態形成反応を示していた。これらの結果をもとにChattyの作用と、気孔形成とブラシノステロイドの作用に関して、既存ドグマと異なる知見を得た。
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。 -
研究課題/研究課題番号：19K05943 2019年4月 - 2022年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
下遠野 明恵
担当区分：研究代表者
配分額：4290000円 （ 直接経費：3300000円 、 間接経費：990000円 ）
本研究では、植物の幹細胞の維持に関わる因子群の分子ネットワークを詳細に明らかにすることにより、動植物の幹細胞維持過程における相違や植物幹細胞の独自性を明らかにすることを目的とする。さらに、環境刺激に応答した幹細胞形成に関わる新規制御因子の同定を目指す。本研究で得られる知見は、変動する環境下で幹細胞を永続的に維持する植物において、その生存戦略を支える、根源的な分子メカニズムの解明につながると期待される。
申請者は根の幹細胞形成に関わる鍵転写因子複合体のコアタンパク質を特定しており、本研究ではこの制御機構を司る新たな構成因子の同定とその作用機序の解明を行うことを目的とした。コロナ禍で予定外の長期間にわたって研究活動に対する制限があったものの、MS解析に必要な試料の準備と植物細胞からのタンパク質複合体精製の予備実験・本実験を終え、転写因子間の相互作用を生体内でとらえるツールの開発にも成功たことから、我々の概ねの目的を達成した。
本研究は、植物の幹細胞化に必要不可欠な転写因子群が、生体内でどのような制御を受けているのかを示すことに成功した。今後は、これらの制御因子機能の発揮に至る分子機序を詳らかにすることによって、植物がもつ永続的な幹細胞能力の謎の解明につなげることが期待できる。