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色素体成立の初期過程におけるタンパク質輸送装置の確立と進化に関する研究

Publicly Offered Research

Project Area"Matryoshka"-type evolution of eukaryotes
Project/Area Number 24117511
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

中井 正人  大阪大学, たんぱく質研究所, 准教授 (90222158)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2013: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2012: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Keywords葉緑体 / オルガネラ / タンパク質輸送 / タンパク質膜透過 / 植物 / 生合成 / 進化 / 内共生 / 蛋白質輸送 / 蛋白質膜透過 / 植物ゲノム / 膜蛋白質複合体
Research Abstract

葉緑体に代表される植物や藻類に特異的なオルガネラであるプラスチドは、光合成だけでなく窒素同化や硫黄同化、アミノ酸や脂質の生合成等をおこなう、機能的にも形態的に多様に分化する必須オルガネラである。このような多様なプラスチドの機能が維持できるのは、それぞれのプラスチドの機能に適した蛋白質セットが、適材適所適時にプラスチドへと輸送されているからに他ならない。核にコードされ細胞質ゾルで合成される2千種類を超える大部分のプラスチド蛋白質の輸送において、重要な役割を担っているのが、プラスチドを包む外包膜と内包膜それぞれに組み込まれた蛋白質輸送装置 TOC およびTIC 複合体である。一方、進化的な観点からこの問題を捉えれば、プラスチドへの蛋白質輸送装置は、酸素発生型の光合成を営む現在のシアノバクテリアのような原核生物が始原真核細胞に内共生した後に、共生成立の初期過程において、プラスチドゲノムのほとんどの遺伝子が核ゲノムへと転移するのと共に、確立されていったと考えられる。最近われわれは、植物葉緑体内包膜で中心的に働く、1メガダルトンという大きな新奇蛋白質輸送装置TIC複合体を見いだし、その全コンポーネントを明らかにする事に成功した。その進化的考察から、このTIC複合体が、内共生が成立した後、陸上植物が出現するまでの間に、核ゲノム、プラスチドゲノム双方に生じた非常に興味深いドラスティックな変化によって確立されていった事が予想された。そこで、内共生成立後、初期に分岐したと考えられる紅藻、および単子葉でも比較的最近になって出現したと考えられるイネ科を材料に、輸送装置TICがどうなっているのか明らかにする目的で、いずれにおいても高度に保存されている中核因子に精製用のタグ配列を付加した形質転換体を作成することに成功した。現在、この形質転換体を用いた輸送装置TIC の精製に着手している。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (8 results) (of which Invited: 8 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] 明らかになった葉緑体のトランスロコン2013

    • Author(s)
      菊地 真吾、平野 美奈子、井出 徹、中井 正人.
    • Journal Title

      細胞工学

      Volume: 32(8) Pages: 882-883

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Journal Article] Uncovering the Protein Translocon at the Chloroplast Inner Envelope Membrane2013

    • Author(s)
      Shingo Kikuchi
    • Journal Title

      SCIENCE

      Volume: 339 Issue: 6119 Pages: 571-574

    • DOI

      10.1126/science.1229262

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] A novel TIC translocon-associated import motor?2013

    • Author(s)
      中井正人
    • Organizer
      EMBO Conference "From Structure to Function of Translocation Machines"
    • Place of Presentation
      クロアチア Dubrovnik
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] New evolutionary insights into the chloroplast protein import system2013

    • Author(s)
      中井正人
    • Organizer
      The 12th International Forum on Infection and Immunity
    • Place of Presentation
      淡路島 夢舞台国際会議場
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 葉緑体タンパク質輸送と光合成超分子複合体の形成2013

    • Author(s)
      中井正人
    • Organizer
      第77回 日本植物学会年会 シンポジウム "光合成の超分子複合体の構造と動態"
    • Place of Presentation
      札幌 北海道大学高等教育推進機構
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 葉緑体タンパク質輸送装置の確立・進化2013

    • Author(s)
      中井 正人
    • Organizer
      第36回 日本分子生物学会年会 ワークショップ   "寄生・共生におけるゾンビ化機構の分子生物学的解析"
    • Place of Presentation
      神戸 国際会議場
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 葉緑体内包膜の新奇な蛋白質輸送装置:葉緑体進化の新たなる謎2013

    • Author(s)
      Masato Nakai
    • Organizer
      第15回 植物オルガネラワークショップ
    • Place of Presentation
      岡山 オルガホール
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Uncovering the protein translocon at the chloroplast inner envelope2012

    • Author(s)
      Masato Nakai
    • Organizer
      第12回 日本蛋白質科学会年会シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Uncovering the protein translocon at the chloroplast inner envelope2012

    • Author(s)
      Masato Nakai
    • Organizer
      Gordon Conference: Mitochondria Chloroplasts
    • Place of Presentation
      アメリカ スミスフィールド
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 一次共生進化の初期過程でのタンパク質輸送装置の確立・進化2012

    • Author(s)
      Masato Nakai
    • Organizer
      第76回 日本植物学会 シンポジウム
    • Place of Presentation
      兵庫県立大学
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Remarks] 最新研究成果「植物の葉緑体に蛋白質を運び入れる分子装置を同定~陸上植物の進化の謎 解明に一歩」

    • URL

      http://www.osaka-u.ac.jp/ja/news/ResearchRelease/2013/02/20130201_1

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Remarks] 植物の葉緑体に蛋白質を運び入れる分子装置を同定~陸上植物の進化の謎 解明に一歩

    • URL

      http://www.protein.osaka-u.ac.jp/jpn/achievement/papers/post-6.php

    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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