2015 Fiscal Year Research-status Report

真核細胞における好気エネルギー変換と細胞周期進行の関係

Research Project

Project/Area Number	15K18588
Research Institution	National Institute of Genetics
Principal Investigator	藤原崇之国立遺伝学研究所, 細胞遺伝研究系, 特別研究員(PD) (10595151)
Project Period (FY)	2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords	真核藻類 / レドックス / 光合成 / 葉緑体 / 細胞周期進行 / 概日リズム
Outline of Annual Research Achievements	自然環境は実験室の環境と異なり日周、天候や季節などによって変化する。たとえば植物は、昼の間、光合成を行って生長し、夜間は従属栄養的に恒常性を保つ。また昼は光合成に由来する酸化ストレスに晒されるが、夜間は受けない。このように条件が変化する日周周期において光合成活性と細胞周期進行の関係は必ずしもわかっていない。これまで真核藻類において、概日リズムによって昼に光合成活性が最大になること、夜に細胞分裂が限定されていることが分かっていた。この制御が失われると、細胞は過度の酸化ストレスに晒される。概日リズムは光合成と細胞周期進行(DNA複製と染色体分配および細胞分裂)を時間的に分離させることで、安全な細胞増殖に寄与していると考えられた(Miyagishima, Fujiwara, Sumiya et al., 2014）。一方で、申請者らは、光合成活性の変化が、細胞内の酸化還元状態を変化させ、概日リズムに影響を与えることを見出した。この結果は、葉緑体からのレトログレードシグナルと細胞時計のリズムが協調して概日リズムを形成していること可能性が生じた。しかしながら、細胞時計がどのように酸化還元状態を感知しているのかは全く不明であった。時計タンパク質自身は酸化還元状態を感知しないことが判明したため、時計タンパク質と相互作用するレドックスタンパク質を探索した。その結果、結合タンパク質を１つ発見し、CBPと命名した。CBPと時計タンパク質との結合は日周周期によって変わり、夕方に最大になった。また、レドックス状態が日周周期によって変化することが予備結果として得られたことから、CBPが光合成に由来する細胞質の酸化還元状態の変化を細胞時計に伝えている可能性が考えられた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本研究計画のテーマの1つは、細胞時計と細胞質の酸化還元状態の変化がどのように関連しているかを調べることであり、本年度はそれらを仲介する可能性のあるタンパク質を発見できた。まだこのタンパク質の機能は明らかにできていないが、計画は概ね順調に進展していると考えられる。
Strategy for Future Research Activity	CBPが概日リズムの形成に関してどのような作用を及ぼすのかを明らかにするために時計タンパク質とCBPが結合しない変異体を作成し、解析する。また、CBPの酸化還元状態の変化が、時計タンパク質との結合にどのような影響を与えるかを調べるために、CBPの疑似還元型および似酸化型変異体を作成し、解析する。