オルガネラゲノム核様体の構造様式：その蛋白質構成、ダイナミズムに迫る
| Project/Area Number |
14J00786
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Research Field |
Morphology/Structure
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
小林 優介 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2016)
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| Budget Amount *help |
¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | 葉緑体核様体 / ホリデイジャンクション / DNA-オリガミ技術 / 原子間力顕微鏡 / クラミドモナス / シロイヌナズナ / 相同組換え / 葉緑体DNA分配 / 進化 / 亜硫酸還元酵素 / 細胞内共生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
葉緑体核様体の形態制御に関わる分子メカニズムに迫るべく、緑藻クラミドモナスの変異体monokaryotic chloroplast (moc) H72に注目した。mocH72は葉緑体DNAの不均等分配が頻繁に観察される（Misumi et al., Protoplasma, 1999）。申請者はmocH72の原因遺伝子MOC1を同定し、さらに陸上植物シロイヌナズナにおいても、MOC1は葉緑体に局在し、葉緑体DNAの維持や葉緑体核様体の形態制御に極めて重要であることを示した。MOC1はSWISSホモロジーモデリングによってバクテリアのRuvCタンパク質様構造を形成することが示唆された。RuvCは相同組換えの最終ステップであるホリデイジャンクション（HJ）の切断酵素であり、葉緑体において相同の活性を示す酵素はこれまで見つかっていない。申請者は、MOC1はHJに特異的に結合し、補因子としてマグネシウムイオンやマンガンイオンを要求しながら、25-35℃付近で強いエンドヌクレアーゼ活性を示すことを明らかにした。さらに、様々な構造や配列を持つ基質を作成し、シス配列や構造特異性を解析したところ、MOC1は切断活性にはシス配列として長い相同配列は必要とせず、コア配列C↓C（↓は切断サイト）を点対称に切断することを証明した。
葉緑体には約80コピーの相同DNA分子が存在しており、それらは光合成によって発生する活性酸素種などによって常に障害をうける。つまり、葉緑体では頻繁な相同組換えによって、葉緑体DNA分子同士はHJによって繋がった構造（葉緑体DNAコンカテマー）を形成すると考えられている。MOC1は葉緑体内においてHJを切断し、コンカテマーを解消することで葉緑体DNAの可動性、延いては葉緑体核様体の可動性を保証していると考えられる。
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| Research Progress Status |
28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 |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(22 results)
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[Journal Article] Holliday junction resolvases mediate chloroplast nucleoid segregation2017
Author(s)
Kobayashi Y, Misumi O, Odahara M, Ishibashi K, Hirono M, Hidaka K, Endo M, Sugiyama H, Iwasaki H, Kuroiwa T, Shikanai T, Nishimura Y.
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Journal Title
Science
Volume: 356
Issue: 6338
Pages: 631-634
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] The evolution of chloroplast nucleoids2016
Author(s)
Kobayashi Y, Mari Takusagawa, Shikanai T, Nishimura Y.
Organizer
17th International Conference on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas
Place of Presentation
Kyoto International Conference Center
Year and Date
2016-06-27
Related Report
Int'l Joint Research
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[Presentation] The evolution of chloroplast nucleoids2016
Author(s)
Kobayashi Y, Mari Takusagawa, Shikanai T, Nishimura Y.
Organizer
17th International Conference on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas
Place of Presentation
Kyoto International Conference Center (Kyoto, Japan)
Year and Date
2016-06-26
Related Report
Int'l Joint Research
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