プラスチドゲノム装置の分子構築と不連続進化仮説に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13440234
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 佐藤 直樹 埼玉大学, 理学部, 教授 (40154075)
• Keywords: 葉緑体 / プラスチド / 細胞内共生 / 核様体 / RNAポリメラーゼ / 亜硫酸還元酵素 / シアノバクテリア

Research Abstract

シアノバクテリアには多数の転写因子が存在し,遺伝子発現の制御に関わっているが,その細胞内共生によって生じた真核藻類プラスチドでは,ほとんどの転写因子が失われている。陸上植物になって,新たに細胞核からプラスチドに転写因子が送り込まれたように思われる。この不連続進化仮説を検証するために実験を行い,以下の結果をえた。
1.T7ファージタイプRNAポリメラーゼをコードするcDNAを,ヒメツリガネゴケから2個単離し,それらの産物がミトコンドリアに輸送されることがわかった。詳細な系統解析の結果,これらは,被子植物の葉緑体・ミトコンドリア両タイプの酵素とは側系統にあたり,従って,葉緑体のNEPと呼ばれる酵素の起原は,蘚類と維管束植物の分岐以降のかなり新しい時期であることがわかった。
2.エンドウで単離された葉緑体包膜のDNA結合タンパク質PENDのホモローグを,シロイヌナズナ,アブラナ,イネで同定し,これらがすべて,葉緑体の他,細胞核にも輸送されることを確かめた。
3.葉緑体核様体を構成する主要DNA凝縮タンパク質である亜硫酸還元酵素が,ヘパリン処理によってはずれ,それに伴い,転写活性が著しく増加することを明らかにした。クロマチン同様,核様体もDNAの凝縮状態によってグローバルな活性調節を受けていることを示す結果である。
4.エンドウとキウリから,エチオプラスト核様体を単離し,葉緑体核様体との違いを調べた。エンドウでは,構成タンパク質に大きな違いがあり,また,転写活性が著しく低かった。また,ヒメツリガネゴケとシアニジオシゾンの葉緑体核様体と,シアノバクテリアであるAnabaenaの核様体を単離し,タンパク質構成と転写活性を測定した。今後更に詳しい比較をする。

Research Products

• [Publications] M.Ohmori, M.Ikeuchi, N.Sato, 他: "Characterization of genes encoding multi-domain proteins in the genome of the filamentous nitrogen-fixing cyanobacterium Anabaena sp.Strain PCC 7120"DNA Research. 8. 271-284 (2001)
• [Publications] N.Sato, N.Ohta: "DNA-binding specificity and dimerization of the DNA-binding domain of the PEND protein in the chloroplast envelope membrane"Nucleic Acids.Res.. 29. 2244-2250 (2001)
• [Publications] 佐藤直樹: "プラスチド核様体の分子構築・機能の多様性とゲノム装置の不連続進化仮説"生化学. 74. 27-37 (2002)