Deciphering the dynamics of chloroplast nucleoid network

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K14768
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Morphology/Structure
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Nishimura Yoshiki 京都大学, 理学研究科, 助教 (70444099)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 葉緑体DNA / 核様体 / マイクロ流体デバイス / ホリデイジャンクション解離酵素

Outline of Final Research Achievements

Chloroplast (cp) DNA and the gene expression machinery are the fundamental system for the photosynthesis and biogenesis of chloroplasts. CpDNA molecules are packaged by multiple number of proteins into a minute globular structure called cp nucleoids. Cp nucleoids are the platform for multiple processes including DNA replication, repair, transcription, and inheritance. In this research, the process of chloroplast nucleoid division was visualized by our microfluidic device-based live imaging technology. Furthermore, chloroplast-localized Holliday junction resolvase was identified as a critical factor for the division of cp nucleoids.

Free Research Field

植物分子遺伝学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

遺伝情報の正確な伝達は、細胞分裂や有性生殖における最重要問題である。染色体の構造や形態、その遺伝様式はこれまで詳細かつ徹底した解析が行われてきたのに対し、葉緑体における染色体ともいうべき核様体の維持・遺伝機構は未だ謎に包まれている。本研究では、葉緑体核様体の分裂過程を生きた細胞で初めて捉えることに成功し、さらにその過程を制御する重要因子として、葉緑体DNAを正確に切り分けるハサミであるホリデイジャンクション解離酵素の遺伝子の同定に成功した。この酵素の遺伝子は緑色植物に広く保存されており、植物全般における葉緑体核様体の遺伝機構の一端が解明された。