2018 Fiscal Year Annual Research Report
盗葉緑体性渦鞭毛藻の細胞内共生に必要な宿主・共生体の内的変化と外的環境要因の解明
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18J01089
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| Research Institution | National Institute of Genetics |
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Principal Investigator |
大沼 亮 国立遺伝学研究所, 遺伝形質研究系, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | 細胞内共生 / 盗葉緑体 / 渦鞭毛藻 / クリプト藻 / Nusuttodinium |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞内共生は宿主と共生体だけではなく、宿主、共生体、細胞外環境が密接に関連しあって成立する現象である。本研究では、共生の成立と維持に求められる宿主と共生体の生理的要因と細胞外の環境要因を特定することを目的とする。そのために、本研究では盗葉緑体現象を対象とし、宿主渦鞭毛藻と共生クリプト藻双方に起こる生理的変化、及び細胞外環境が共生関係に及ぼす影響を理解する。
平成30年度は、Nusuttodinium aeruginosumの一時的な共生関係における宿主と共生体双方の生理的変化を明らかにするため、宿主渦鞭毛藻及びクリプト藻の明暗に応じたトランスクリプトーム変動解析を行った。また、共生藻であるクリプト藻の生理的変化を明らかにするため、共生前での明暗に応じたトランスクリプトーム変動解析を行い、共生後の変動との比較を行った。共生藻の変化に着目して解析を行った結果、共生条件では葉緑体に標的されるタンパク質をコードした遺伝子群の多くが、自由生活条件に比べて有意に発現上昇することが明らかとなった。これらの葉緑体関連遺伝子群の発現上昇が葉緑体の著しい拡大に寄与していると示唆された。
上記の解析と並行して、宿主側の生理的変化を明らかにするためするため、宿主渦鞭毛藻の明暗に応じたトランスクリプトーム変動解析を行った。宿主渦鞭毛藻では、無機窒素の取り込みに関する遺伝子群が明条件で発現上昇することが示された。このことから、N. aeruginosumは、共生藻の光合成が起こる明期に、細胞外から硝酸を取り込んで共生藻に供給していると考えられる。重要だと思われる遺伝子については、そのタンパク質の抗体を作成し、解析を進行させている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成30年度に予定していたトランスクリプトーム解析を終了させ、共生関係の維持に重要な遺伝子群を見出し、その抗体を用いた局在解析も行うことができたため。また、トランスクリプトーム解析や種々の培養実験によって、共生関係に重要だと思われる細胞外環境要因の特定につながる知見を得ることができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度に作成した抗体の他に、トランスクリプトーム解析で重要だと推測されたタンパク質に対して抗体を作成し、局在と発現パターンを解析する。さらに、これらのタンパク質の活性を確かめるため、Cyanidioschyzon merolaeの形質転換系を用いて相補実験を行う。
また、栄養塩を変動させた培養実験を行い、形態観察と遺伝子発現解析から共生関係に起こる変化を特定する。
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