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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

研究課題

研究課題/領域番号 14J00786
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 形態・構造
研究機関京都大学

研究代表者

小林 優介  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2016年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2014年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード葉緑体核様体 / 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
研究実績の概要

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。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Holliday junction resolvases mediate chloroplast nucleoid segregation2017

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Y, Misumi O, Odahara M, Ishibashi K, Hirono M, Hidaka K, Endo M, Sugiyama H, Iwasaki H, Kuroiwa T, Shikanai T, Nishimura Y.
    • 雑誌名

      Science

      巻: 356 号: 6338 ページ: 631-634

    • DOI

      10.1126/science.aan0038

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Dynamic interplay between nucleoid segregation and genome integrity in Chlamydomonas chloroplasts2016

    • 著者名/発表者名
      Odahara M, Kobayashi Y (equal contribution), Shikanai T, and Nishimura Y.
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 172 号: 4 ページ: 2337-2346

    • DOI

      10.1104/pp.16.01533

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Eukaryotic Components Remodeled Chloroplast Nucleoid Organization during the Green Plant Evolution2016

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Y, Takusagawa M, Harada N, Fukao Y, Yamaoka S, Kohchi T, Hori K, Ohta H, Shikanai T, Nishimura Y.
    • 雑誌名

      Genome Biology and Evolution

      巻: 8 ページ: 1-16

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] C-terminal region of sulfite reductase is important to localize to chloroplast nucleoids in land plants2016

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Y, Otani T, shibashi K, Shikanai T, Nishimura Y.
    • 雑誌名

      Genome Biology and Evolution

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Algae sense exact temperatures: small heat shock proteins are expressed at the survival threshold temperature in Cyanidioschyzon merolae and Chlamydomonas reinhardtii.2014

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Y, Harada N, Nishimura Y, Saito T, Nakamura M, Fujiwara T, Kuroiwa T, Misumi O.
    • 雑誌名

      Genome Biol Evol.

      巻: 6 号: 10 ページ: 2731-2740

    • DOI

      10.1093/gbe/evu216

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of a heat-shock inducible gene expression system in the red alga Cyanidioschyzon merolae.2014

    • 著者名/発表者名
      Sumiya N, Fujiwara T, Kobayashi Y, Misumi O, Miyagishima SY.
    • 雑誌名

      PLoS One.

      巻: 9 号: 10 ページ: e111261-e111261

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0111261

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 葉緑体型ホリデイジャンクション切断酵素の同定2017

    • 著者名/発表者名
      小林優介、三角修己、小田原真樹、廣野雅文、日高久美、遠藤政幸、杉山弘、黒岩常祥、鹿内利治、西村芳樹
    • 学会等名
      第58回日本植物生理学会
    • 発表場所
      鹿児島大学
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] MOC1, a Holliday junction resolvase, is critical for chloroplast DNA segregation2017

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Y
    • 学会等名
      Bristol-Kyoto-Heidelberg workshop
    • 発表場所
      University of Bristol
    • 年月日
      2017-02-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 亜硫酸還元酵素の C 末端領域は葉緑体核様体局在に重要である2016

    • 著者名/発表者名
      小林優介、鹿内利治、西村芳樹
    • 学会等名
      第80回日本植物学会
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンター
    • 年月日
      2016-09-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] The evolution of chloroplast nucleoids2016

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Y, Mari Takusagawa, Shikanai T, Nishimura Y.
    • 学会等名
      17th International Conference on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas
    • 発表場所
      Kyoto International Conference Center
    • 年月日
      2016-06-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The evolution of chloroplast nucleoids2016

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Y, Mari Takusagawa, Shikanai T, Nishimura Y.
    • 学会等名
      17th International Conference on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas
    • 発表場所
      Kyoto International Conference Center (Kyoto, Japan)
    • 年月日
      2016-06-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tandem HMG-box protein homologous to major mitochondrial nucleoid protein is a component of chloroplast nucleoids of Chlamydomonas reinhardtii2016

    • 著者名/発表者名
      Takusagawa M, Kobayashi Y, Fukao Y, Miyakawa I, Misumi O, Nishimura Y.
    • 学会等名
      17th International Conference on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas
    • 発表場所
      Kyoto International Conference Center (Kyoto, Japan)
    • 年月日
      2016-06-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 真核生物由来の因子による葉緑体核様体の進化的変遷2016

    • 著者名/発表者名
      小林優介、田草川真理、原田尚実、深尾陽一朗、山岡尚平、河内孝之、堀孝一、 太田啓之、鹿内利治、西村芳樹
    • 学会等名
      第57回日本植物生理学会
    • 発表場所
      岩手大学盛岡キャンパス (岩手県・盛岡市)
    • 年月日
      2016-03-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 核様体分配欠損を示すクラミドモナス葉緑体におけるゲノム不安定化2016

    • 著者名/発表者名
      小田原真樹、小林優介、三角修己、西村芳樹
    • 学会等名
      第57回日本植物生理学会
    • 発表場所
      岩手大学盛岡キャンパス (岩手県・盛岡市)
    • 年月日
      2016-03-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Eukaryotic components remodeled the chloroplast nucleoid organization2016

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Y
    • 学会等名
      Kyoto-Heidelberg-Bristol Workshop: Novel Frontier in Botany
    • 発表場所
      Kyoto University (Kyoto, Japan)
    • 年月日
      2016-03-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 葉緑体核様体コア因子の多様性と進化2015

    • 著者名/発表者名
      小林優介、田草川真理、原田尚実、深尾陽一朗、山岡尚平、河内孝之、堀孝一、 太田啓之、鹿内利治、西村芳樹
    • 学会等名
      日本植物学会第79回大会
    • 発表場所
      新潟コンベンションセンター (新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2015-09-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] マイクロ流体デバイスによって視えてきた葉緑体核様体分裂のダイナミクス2015

    • 著者名/発表者名
      上村嘉誉, 小林優介, 原田尚実, 鹿内利治, 西村芳樹
    • 学会等名
      第53回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      東京農業大学世田谷キャンパス
    • 年月日
      2015-03-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] The structure of chloroplast nucleoids and its evolution2014

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Y, Takusagawa M, Odahara M, Fukao Y, Shikanai T, Nishimura Y
    • 学会等名
      Bristol-Kyoto Workshop on Plant Environmental signalling
    • 発表場所
      University of Bristol, UK
    • 年月日
      2014-09-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 緑藻クラミドモナスにおける葉緑体核様体の構造様式2014

    • 著者名/発表者名
      小林優介,小田原真樹,田草川真理, 原田尚実, 深尾陽一朗, 鹿内利治, 西村芳樹
    • 学会等名
      日本植物学会第78回大会
    • 発表場所
      明治大学生田キャンパス
    • 年月日
      2014-09-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] クラミドモナスの葉緑体局在型HMGタンパク質の機能解析2014

    • 著者名/発表者名
      田草川真理, 小林優介, 深尾陽一朗, 西村芳樹, 三角修己
    • 学会等名
      日本植物学会第78回大会
    • 発表場所
      明治大学生田キャンパス
    • 年月日
      2014-09-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 真核生物型 DNA 結合タンパク質 CreSAP は葉緑体核様体の構成的因子である2014

    • 著者名/発表者名
      小林優介,田草川真理,小田原真樹,原田尚実,深尾陽一朗,鹿内利治,西村芳樹
    • 学会等名
      日本植物形態学会第 26 回総会・大会
    • 発表場所
      明治大学生田キャンパス
    • 年月日
      2014-09-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] The structure of chloroplast nucleoids in the green alga Chlamydomonas reinhardtii2014

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Y, Takusagawa M, Odahara M, Fukao Y, Shikanai T, Nishimura Y.
    • 学会等名
      16th International Conference on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas
    • 発表場所
      Asilomar Conference Center, Pacific Grove, CA, USA
    • 年月日
      2014-06-09 – 2014-06-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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