植物ホルモンであるサイトカイニンは、細胞の増殖期から分化期への進行中に微小管ダイナミクスを誘導する

Phytohormone cytokinin guides microtubule dynamics during cell progression from proliferative to differentiated stage.

• Juan Carlos Montesinos
• Anas Abuzeineh
• Aglaja Kopf
• Alba Juanes-Garcia
• Krisztina Ötvös
• Jan Petrášek
• Michael Sixt
• Eva Benková

抄録

特定の機能を獲得するための細胞の生産と分化は、生体システムの重要な特徴である。細胞の微小管のダイナミックなネットワークは、細胞発生の各段階における細胞の移行に関連したプロセスに対応するために必要なプラットフォームを提供している。ここでは、植物ホルモンであるサイトカイニンが細胞分化の過程で微小管細胞骨格の活性を微調整し、ホルモンであるオーキシンによって引き起こされる微小管再配列を打ち消すことを示している。シロイヌナズナの根における長手方向の成長軸に沿ったサイトカイニン活性の内因性上昇勾配は、増殖期から分化期へと進行する表皮細胞における微小管細胞骨格の強固な再編成と相関している。サイトカイニン活性の制御された増加は、分化前の細胞において微小管ネットワークの横方向から斜め方向への再編成を早める結果となり、一方、ホルモンの知覚の減衰は、分化した細胞に典型的な細胞骨格への変換を遅らせることになる。興味深いことに、サイトカイニンは白血球などの動物細胞でも微小管に干渉することがあり、植物細胞と動物細胞の間では、サイトカイニンに敏感な微小管細胞骨格制御経路が少なくとも部分的に保存されている可能性が示唆された。

Cell production and differentiation for the acquisition of specific functions are key features of living systems. The dynamic network of cellular microtubules provides the necessary platform to accommodate processes associated with the transition of cells through the individual phases of cytogenesis. Here, we show that the plant hormone cytokinin fine-tunes the activity of the microtubular cytoskeleton during cell differentiation and counteracts microtubular rearrangements driven by the hormone auxin. The endogenous upward gradient of cytokinin activity along the longitudinal growth axis in Arabidopsis thaliana roots correlates with robust rearrangements of the microtubule cytoskeleton in epidermal cells progressing from the proliferative to the differentiation stage. Controlled increases in cytokinin activity result in premature re-organization of the microtubule network from transversal to an oblique disposition in cells prior to their differentiation, whereas attenuated hormone perception delays cytoskeleton conversion into a configuration typical for differentiated cells. Intriguingly, cytokinin can interfere with microtubules also in animal cells, such as leukocytes, suggesting that a cytokinin-sensitive control pathway for the microtubular cytoskeleton may be at least partially conserved between plant and animal cells.

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