2017 Fiscal Year Research-status Report
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16K14768
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
西村 芳樹 京都大学, 理学研究科, 助教 (70444099)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 葉緑体ゲノム / 核様体 / ライブイメージング / ホリデイジャンクション解離酵素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞呼吸や光合成の中枢として機能するミトコンドリア（以下mt）や葉緑体（以下cp）は独自のゲノムをもつ。これらmt/cpゲノムはDNA-タンパク質複合体（核様体）を形成している。mt/cp核様体は、mt/cpDNAの折り畳み、複製、組換え、修復、遺伝子発現や遺伝などの機能ユニットとして重要であると提唱されてきたが、その動態制御については殆ど知見がなかった。本研究ではマイクロ流体プラットフォームを基盤とするライブイメージング技術によってcp核様体の動態を詳細に捉えるとともに、cp核様体の形態異常を示す変異体群の順遺伝学的解析およびRNAseq解析をおこなうことで、葉緑体の染色体ともいうべきcp核様体の動態制御のメカニズムを、遺伝子レベルで明らかにすることを目指した。
葉緑体核様体の形態異常変異体のひとつであるmonokaryotic chloroplast (moc)1の解析においては、その原因遺伝子の特定と機能解析をおこなった結果、葉緑体におけるホリデイジャンクション解離酵素の発見につながった。この成果はKobayashi et al., Science 2017として発表した。
また葉緑体核様体の動態をマイクロ流体デバイスによって捉えるプロジェクトについては、G1期では球状構造体として観察される葉緑体核様体が、葉緑体分裂にともなって徐々に解体され、葉緑体全体にひろがるネットワーク状構造に変化していく様子を、ライブイメージングによって初めてとらえることに成功し、葉緑体核様体が柔軟なネットワークであることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
葉緑体核様体の形態異常変異体のひとつmonokaryotic chloroplast (moc)1の解析は、葉緑体におけるホリデイジャンクション解離酵素の発見につながった。ホリデイジャンクション解離酵素は、これまでファージ、細菌、真核生物のミトコンドリア、細胞核などで報告されていたが、唯一葉緑体ではこれまで見つかっていなかった。今回の成果は、この最後のミッシングピースの発見であると同時に、葉緑体核様体の形態制御の鍵因子の同定という意味でも重要ある点が国際的にも高く評価され、サイエンス誌に掲載された。
また葉緑体核様体の動態をとらえ、それが従来考えられていたような、それぞれ孤立した球状構造ではなく、互いに繋がりあった柔軟なネットワークであることを明らかにした成果については、論文審査のレビュワーから「fascinating and spectalular」と評価され、先日Natureの姉妹誌であるCommunications Biologyに受理された。これらは、当初の計画を超える成果である。
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| Strategy for Future Research Activity |
葉緑体核様体の形態異常株は、今回報告したmoc1とは全く異なる表現系を示すものも得られている。たとえば葉緑体核様体が全体に拡散したままの変異体などがあるが、その原因遺伝子の機能解析に取り組むことで、葉緑体核様体の形態制御と葉緑体DNAの複製や修復機構、遺伝子発現機構の詳細に迫っていきたい。
また、葉緑体核様体の構成因子について、ミトコンドリア核様体との相違点、共通性についても解析し、真核細胞のなかで独自のDNAをもつ二つの細胞内小器官である葉緑体とミトコンドリアの核様体構造の進化的なかかわりについても考察を深めたい。
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| Causes of Carryover |
マイクロ流体デバイスを用いた葉緑体核様体のライブイメージングに関する成果について論文として発表する段階で、取得した映像データに関して、キモグラフ、粒子解析、Surface Plot Analysisなど、さらに詳細なデータ解析が必要となった。解析に時間がかかってしまったため、論文発表が次年度にずれこんでしまった。また、本研究で単離されてきた他の変異体についても、その表現系解析が必要である。そのため、変異体解析に必要な試薬やキットなどの物品費、論文を発表するために必要な英文校閲費、投稿費などに使用する目的で、延長申請をさせていただいた。
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[Presentation] 葉緑体核様体の形や遺伝はホリデイジャンクション解離酵素によって制御される2017
Author(s)
usuke Kobayashi, Osami Misumi, Masaki Odahara, Kota Ishibashi, Masafumi Hirono, Kumi Hidaka, Masayuki Endo, Hiroshi Sugiyama, Hiroshi Iwasaki, Tsuneyoshi Kuroiwa, Toshiharu Shikanai, Yoshiki Nishimura
Organizer
日本植物学会第８１回大会
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