2020 Fiscal Year Annual Research Report
Exploring the dynamism of chloroplastic chromosomes, nucleoids
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18H02460
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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) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 葉緑体DNA / 核様体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
葉緑体にも「染色体」がある。それは一つの葉緑体あたり約１００コピー存在する葉緑体独自のゲノム(chloroplast (cp) DNA) に多様なタンパク質が結合し折り畳むことで構築された複合体であり、「葉緑体核様体」とよばれる。葉緑体核様体の形態は、細胞周期、光や栄養などの環境条件、色素体分化、さらに植物の進化過程でダイナミックに変化し、cpDNA複製、遺伝子発現、遺伝などの制御に関わると考えられているが、そうした葉緑体核様体の形態構造を制御する分子機構は謎につつまれていた。本研究では、葉緑体核様体がみせるダイナミックな形態変化の背景にある分子機構の実態と、それが葉緑体遺伝子発現、光合成や葉緑体生合成において果たす役割を明らかにすることを目指した。
葉緑体核様体の精製とプロテオミック解析の結果、葉緑体DNAを折りたたむタンパク質を発見した。このタンパク質は、2つのDNA結合部位（High mobility group (HMG) box）を持っており、その構造はミトコンドリアのTFAM/Abf2pと相同性が高かった。HMG box domain protein (HBD)１と名付けたこのタンパク質について、ゲノム編集によって遺伝子を破壊すると、葉緑体核様体は解けて拡散した。さらにHBD1タンパク質のDNAへの結合様式を、高速原子間力顕微鏡とDNAオリガミをもちいて観察してみると、HBD1がDNAを折り曲げたり（bending）、２本のDNA鎖を架橋(bridging)したりする様子が捉えられた。これらの結果から、HBD1は二つのDNA結合領域を用いて、DNAを折り曲げたり架橋したりする「DNAクリップ」として、葉緑体DNAを折りたたみ、葉緑体核様体の構築に貢献していることが示された。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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