Diversity and evolution of mitochondrion-localized DNA polymerases

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H03280
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 45030:Biodiversity and systematics-related
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: Inagaki Yuji 筑波大学, 計算科学研究センター, 教授 (50387958)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 平川 泰久 筑波大学, 生命環境系, 助教 (40647319) ; 中野 賢太郎 筑波大学, 生命環境系, 教授 (50302815) ; 石谷 佳之 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究開発プログラム), 特任研究員 (60772043)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ミトコンドリア / オルガネラDNA複製 / 真核生物大系統 / DNAポリメラーゼ / 細胞内共生

Outline of Final Research Achievements

Mitochondria and plastids originated from symbiotic α-proteobacterium and cyanobacterium, respectively, and contain highly degenerate bacterial-type genomes. The two organelle genomes are maintained by ”Family A” DNA polymerases (DNAP), which are evolutionarily related to bacterial PolI. Before this study, our knowledge of organelle-localized DNAP was restricted to highly restricted eukaryotic groups because no comprehensive study exploring organelle-localized DNAP in phylogenetically diverse eukaryotes has been conducted. In this study, we conducted a comprehensive survey of family A DNAPs over the tree of eukaryotes and succeeded in elucidating an overall picture of the diversity and evolution of organelle-localized DNAPs.

Free Research Field

微生物分子進化

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、多様な真核生物から134のファミリーA DNAP配列を同定し、10種類の新奇オルガネラ局在DNAポリメラーゼ（DNAP）を発見した。新奇タイプのDNAPの中には、ミトコンドリアの起源となった共生細菌のDNAPの直接の末裔であると考えられるミトコンドリア局在DNAPがふくまれる。さらに、複数タイプの新奇DNAPの細胞内局在を実験的に検証した。それらの結果をもとに、オルガネラDNAPの多様性と起源を明らかにし、真核生物の共通祖先がもちいていたミトコンドリア局在DNAPについてシナリオを提示した。