2002 Fiscal Year Annual Research Report
オルガネラの分裂を制御する分裂装置の構造と機能の全ゲノム情報を基盤とした解析
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14204078
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
黒岩 常祥 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (50033353)
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| Keywords | Cyanidoschyzon merolae / 細胞核ゲノム / オルガネラ分裂装置 / ミトコンドリアの分裂 / 葉緑体の分裂 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、これまでの成果を踏まえて、オルガネラの分裂装置の構造と機能を先ず細胞生理学的に解析し、続いて分裂装置を単離し、構成成分を決定する。次に、オルガネラの分裂装置のタンパク質を含めた物質的背景を明らかにするとともに、これらの結果に基づき、分裂装置に関わる遺伝子構成を決定することであった。
これによって細胞核ゲノム(既に、我々はミトコンドリアゲノムと色素体ゲノムの全塩基配列を決定しているが分裂装置に直接関わる遺伝子は無かった)にコードされていると考えられる遺伝子による、色素体とミトコンドリアの分裂・増殖の制御に関する機構を明らかにすることであった。
Cyanidoschyzon merolaeの細胞は細胞核、ミトコンドリア、葉緑体をそれぞれ1個ずつ含んでおり、細胞分裂を70%以上同調させることができる。また細胞壁が無いなど、細胞学的観察のみならず、生化学的研究にも有利な性質を備えている。この性質を利用して目的達成のために次の順に解析を進めた。
1.C.merolaeの大量培養系で細胞分裂を高度に同調化し、この系を用いてC.merolaeから分裂中の葉緑体を単離する方法を開発した。
2.単離した葉緑体をin vitroで各種生理条件下で収縮、更には分裂させる方法を試みたが、現在の条件ではATPを加えても分裂装置であるリングが収縮することは起きなかった。更に厳密に条件を検討している。
3.次に葉緑体の分裂装置を単離する従来の方法を改良し、単離したリングのタンパク質を二次元電気泳動法を用いて同定した。しかしその量が超微量であるため、完全な同定には至らなかった。
4.分裂装置特有のタンパク質の候補が一つ見つかった。しかしN末端が強力にブロックされているため、最終的にアミノ酸配列を決定するには工夫が必要である。
5.ゲノム情報に基づいた分裂装置タンパク質の同定の試みた。その結果、ミトコンドリア分裂に関与するタンパク質の候補がとれた。
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[Publications] Inada, N., Sakai, A., et al.: "Three-dimensional progression of programmed death in the rice coleoptile"Int.Rev.Cytol.. 218. 221-253 (2002)
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[Publications] Kobayashi, T., Takahara, et al.: "Detection and localization of a chloroplast-encoded HU-like protein that may organize chloroplast nucleoids"Plant Cell. 14. 1579-1589 (2002)
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[Publications] Kuroiwa, H., Mori, T., et al.: "Chloroplast division machinary as revealed by immunofluorescence and electron microscopy"Planta. 215. 185-190 (2002)
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[Publications] Nishimura, Y., Misumi, S., et al.: "mt^+ gamate specific nuclease that targets mit-chloroplasts during the sexual reroduction in Chlamydomonas reinhardtii"Genes Dev.. 16. 1116-1128 (2002)
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[Publications] Nishida, K., Takahara, M., et al.: "Dynamic recruitment of daynamin for final mitochondrial severance in a red alga"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. (in press).
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[Publications] Nozaki, H., Matsuzaki, M., et al.: "The phylogenetic position of red algae revealed by multiple nuclear genes from mitochondria-containig eukaryotes"J.Mol.Evol.. (in press).
