ラン藻、葉緑体のゲノムDNA複製機構とその進化的意義の解明

• 研究課題/領域番号: 16H07418
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: ゲノム生物学
• 研究機関: 国立遺伝学研究所
• 研究代表者: 大林 龍胆 国立遺伝学研究所, 細胞遺伝研究系, 博士研究員 (90778333)
• 研究期間 (年度): 2016-08-26 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: DnaA / DNA複製 / ゲノム倍数性 / シアノバクテリア / 葉緑体 / 共生進化 / 藍藻 / DNAコーミング / 進化 / ゲノム / 微生物 / 遺伝学

研究成果の概要

葉緑体はシアノバクテリアが細胞内共生し誕生したため、葉緑体はシアノバクテリア由来の独自のゲノムを保持している。さらにシアノバクテリア、葉緑体ともに1細胞（1葉緑体）内に複数コピーのゲノムを保持している。しかし、細胞の成長に伴いどのように複数コピーゲノムを保持しているのかという詳細な機構は不明であった。本研究の結果、複製されるゲノムは複数コピーのうち1つのみであり、その制御はDnaAというイニシエーター因子の活性によって制御されていることが明らかとなった。さらに、DnaAの量、活性を厳密に制御することにより、成長の速度に伴い複製されるゲノムコピー数も厳密に制御されていることも明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] ParA-like protein influences the distribution of multi-copy chromosomes in cyanobacterium Synechococcus elongatus PCC 7942. (2018)
  • 著者名/発表者名: Watanabe S, Noda A, Ohbayashi R, Uchioke K, Kurihara A, Nakatake S, Morioka S, Kanesaki Y, Chibazakura T, Yoshikawa H
  • 雑誌名: Microbiology 巻: 164 号: 1 ページ: 45-56
  • DOI: 10.1099/mic.0.000577
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of a double nuclear gene-targeting method by two-step transformation based on a newly established chloramphenicol-selection system in the red alga Cyanidioschyzon merolae (2017)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara, T., Ohnuma, M., Kuroiwa, T., Ohbayashi, R., Hirooka, S.and Miyagishima, S.
  • 雑誌名: Front. Plant Sci. 巻: 8 ページ: 343-343
  • DOI: 10.3389/fpls.2017.00343
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Acidophilic green algal genome provides insights into adaptation to an acidic environment (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirooka, S., Hirose, Y., Kanesaki, Y., Higuchi, S., Fujiwara, T., Onuma, R., Era, A., Ohbayashi, R., Uzuka, A., Nozaki, H., Yoshikawa, H., and Miyagishima, S.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 巻: 114 号: 39
  • DOI: 10.1073/pnas.1707072114
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Variety of DNA Replication Activity Among Cyanobacteria Correlates with Distinct Respiration Activity in the Dark (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryudo Ohbayashi, Jun-ya Yamamoto, Satoru Watanabe, Yu Kanesaki, Taku Chibazakura, Shin-ya Miyagishima, Hirofumi Yoshikawa
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 58 (2) ページ: 279-286
  • DOI: 10.1093/pcp/pcw186
  • 査読あり
• [学会発表] 細胞成長に伴うゲノムコピー数の増加とその制御機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大林龍胆
  • 学会等名: 第12回日本ゲノム微生物学会
• [学会発表] シアノバクテリアにおける複数コピーゲノムの複製制御機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大林龍胆、中町愛、渡辺智、兼崎友、吉川博文、宮城島進也
  • 学会等名: 第11回日本ゲノム微生物学会年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学 湘南藤沢キャンパス
  • 年月日: 2017-03-02
• [学会発表] バクテリアゲノムの構造、倍数性と複製機構から考える進化と意義 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大林龍胆
  • 学会等名: NGS現場の会
  • 招待講演
• [学会発表] マルチコピーゲノムの複製制御機構からゲノムの存在意義を探る (2017)
  • 著者名/発表者名: 大林龍胆
  • 学会等名: 藍藻の分子生物学2017