Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
葉緑体は、植物細胞内で光合成を担う小器官（オルガネラ）であり、光合成反応による二酸化炭素の同化、食糧生産を支えている。一方、近年の細胞生物学分野では、オルガネラの一部が特殊な機能領域（応答ゾーン）を形成する現象や、異なるオルガネラ同士が相互に作用しあう領域（連携ゾーン）の存在が見出された。我々は、葉緑体がそのようなオルガネラゾーンを形成する現象を発見しており、本研究では、その形成機構と生理機能を解き明かすことを目指す。
植物細胞内で光合成を担うオルガネラである葉緑体が関わるオルガネラゾーン（応答ゾーン、連携ゾーン）を対象に、その形成因子の同定と生理機能実証を目指す本計画において、R3年度は以下のような進展があった。前年度に、光ストレス時にオートファジー膜因子と結合する因子として質量分析により同定した、「葉緑体の全分解を誘導するゾーン形成因子候補」について、その遺伝子欠損株をストックセンターから取り寄せ、全分解活性への影響を調査した。しかし、調査を終えた2種の遺伝子の変異株では、葉緑体の全分解活性の低下は見られなかったことから、これら遺伝子は単独で葉緑体の全分解ゾーン形成に必須とはならないことが示された。また同様の質量分析を、暗処理による飢餓時の葉を用いて行うことで同定した「葉緑体の部分分解を誘導するゾーン形成因子候補」については、特に膜の湾曲・切り離しに関わる可能性がある遺伝子について詳細な解析を行い、飢餓時に遺伝子発現が上昇すること、蛍光タンパク質ラベルした当該タンパク質が飢餓時に液胞に移行することを明らかにした。本遺伝子はシロイヌナズナにおいて３種のホモログ遺伝子が存在したことから、ストックセンターから取り寄せたT-DNA挿入変異株とゲノム編集技術をもちいて、一重、二重変異株系統を作出した。さらに、葉緑体関連構造の可視化をより高速に行うこと、葉緑体－核連携ゾーンを含む未知のゾーン因子を同定すること、を目指し、オルガネラゾーン解析技術の高度化にも取り組んだ。そのうちの生化学アプローチとして、前年度までに作出した近接依存ビオチン標識のためのコンストラクト発現植物を用い、ビオチン化されるタンパク質の精製・質量分析による同定を行うことを可能にした。葉緑体包膜に近接する未知のゾーン構成因子候補として、本解析において濃縮される葉緑体以外のオルガネラ局在タンパク質を複数検出することに成功した。
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2022 2021 2020
All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results, Peer Reviewed: 7 results, Open Access: 3 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 2 results)
Chemical Communications
Volume: 58 Issue: 11 Pages: 1685-1688
10.1039/d1cc05798g
Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects
Volume: 1865 Issue: 8 Pages: 129916-129916
10.1016/j.bbagen.2021.129916
BSJ-Review
Volume: 12 Issue: A Pages: 68-77
10.24480/bsj-review.12a8.00201
Plant and Cell Physiology
Volume: － Issue: 2 Pages: 229-247
10.1093/pcp/pcaa162
Plant Signaling & Behavior
Volume: 16 Issue: 3 Pages: 1861769-1861769
10.1080/15592324.2020.1861769
Plant Physiology
Volume: 185 Pages: 318-330
10.1093/plphys/kiaa030
Volume: 183 Issue: 4 Pages: 1531-1544
10.1104/pp.20.00237
