マイクロボディの分裂マシンの解明に基づくオルガネラ分裂増殖の全貌解明

• 研究課題/領域番号: 25650101
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 植物分子・生理科学
• 研究機関: 立教大学
• 研究代表者: 黒岩 常祥 立教大学, 理学部, 特定課題研究員 (50033353)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: マイクロボディ / ペルオキシソーム / 膜系オルガネラ / 単膜系オルガネラ / 複膜系オルガネラ / 分裂マシン / ダイナミン / オルガネラ分裂 / シゾン / プロテオーム / ミトコンドリア分裂 / 葉緑体分裂

研究成果の概要

研究者らは膜系オルガネラを最少単位含み、光の明暗でそれらの分裂を同調化させたCyanidioschyzon merolae (シゾン)を使い、複膜系の色素体とミトコンドリアの分裂・増殖に必須な分裂マシンを発見してきた。
本研究では、世界で初めて発見した単膜系のマイクロボディ（ペルオキシソーム）の分裂マシンの構造と機能を詳細に解析した。その結果マシンはダイナミン(Dnm1)と細い繊維の束を主とする複合リング構造であった。その収縮機構を複膜系分裂装置と比較した。

研究成果

• [雑誌論文] Real Time Imaging of Biological Phenomena with Super-duper Luminescent Proteins (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakai A, Takusagawa M, Nio A, Sawai Y
  • 雑誌名: ＣＹＴＯＬＯＧＩＡ 巻: 80 号: 1 ページ: 1-2
  • DOI: 10.1508/cytologia.80.1
  • NAID: 130004801668
  • ISSN: 0011-4545, 1348-7019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Optimization of polyethylene glycol (PEG)-mediated DNA introduction conditions for transient gene expression in the unicellular red alga <i>Cyanidioschyzon merolae</i> (2014)
  • 著者名/発表者名: Mio Ohnuma, Takashi Yokoyama, Takayuki Inouye, Yasuhiko Sekine, Tsuneyoshi Kuroiwa and Kan Tanaka
  • 雑誌名: The Journal of General and Applied Microbiology 巻: 60 号: 4 ページ: 156-159
  • DOI: 10.2323/jgam.60.156
  • NAID: 130004694351
  • ISSN: 0022-1260, 1349-8037
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Comparative analysis of zygospore transcripts during early germination in Chlamydomonas reinhardtii (2014)
  • 著者名/発表者名: Aoyama, H., Saitoh, S., Kuroiwa, T. and Nakamura, S.
  • 雑誌名: J Plant Physiol. 巻: 171 号: 18 ページ: 1685-1692
  • DOI: 10.1016/j.jplph.2014.07.016
  • 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
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Lipid Droplet Formation in Cells of the Filamentous Green Alga <i>Klebsormidium nitens</i> as Revealed by BODIOY-DiOC₆ and BODIPY-Nile Red Double-Staining Microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Kuroiwa T, Ohnuma M, Imoto Y, and Kuroiwa H
  • 雑誌名: ＣＹＴＯＬＯＧＩＡ 巻: 79 号: 4 ページ: 501-507
  • DOI: 10.1508/cytologia.79.501
  • NAID: 130004801653
  • ISSN: 0011-4545, 1348-7019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chronological transition of mitochondrial morphology in long-term culture of Chlamydomonas einhardtii. (2013)
  • 著者名/発表者名: Aoyama H., Kuroiwa T, Nakamura S
  • 雑誌名: J Phycol 巻: 49 号: 2 ページ: 340-348
  • DOI: 10.1111/jpy.12040
  • 査読あり
• [雑誌論文] Golgi inheritance in the primitive red alga, Cyanidioschyzon merolae (2013)
  • 著者名/発表者名: Fumi Yagisawa, Takayuki Fujiwara, Mio Ohnuma, Keiji Nishida, Yuuta Imoto, Yamato Yoshida, Haruko Kuroiwa, Tsuneyoshi Kuroiwa
  • 雑誌名: Protoplasma 巻: 250 号: 4 ページ: 943-948
  • DOI: 10.1007/s00709-012-0467-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of highly-disrupted tRNAs in nuclear genome of the red alga, Cyanidioschyzon merolae 10D. (2013)
  • 著者名/発表者名: Akiko Soma, Junichi Sugahara, Akinori Onodera, Nozomu Yachie, Akio Kanai, Satoru Watanabe, Hirofumi Yoshikawa, Mio Ohnuma, Haruko Kuroiwa, Tsuneyoshi Kuroiwa, and Yasuhiko Sekine
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 号: 1 ページ: 2321-2329
  • DOI: 10.1038/srep02321
  • 査読あり
• [雑誌論文] The kineain-like protein TOP promotes Aurora localisation and induces mitochondrial, chloroplast and nuclear division (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamato Yoshida, Takayuki Fujiwara, Yuuta Imoto, Masaki Yoshida, Mio Ohnuma, Shunsuke Hirooka, Osami Misumi, Haruko Kuroiwa, Tsuneyoshi Kuroiwa
  • 雑誌名: Journal of Cell Science 巻: 126 ページ: 2392-2400
  • DOI: 10.1242/jcs.116798
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-membrane-bounded peroxisome division revealed by isolation of dynamin-based machinery (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuuta Imoto, Haruko Kuroiwa, Yamato Yoshida, Mio Ohnuma, Takayuki Fujiwara, Masaki Yoshida, Keiji Nishida, Fumi Yagisawa, Shunsuke Hirooka, Shinya Miyagishima, Osami Misumi, Shigeyuki Kawano, Tsuneyoshi Kuroiwa
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 巻: 110 号: 23 ページ: 9583-9588
  • DOI: 10.1073/pnas.1303483110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatiotemporal dynamics of condensins I and II : evolutionary insights from the primitive red alga Cyanidioschyzon merolae. (2013)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara T, Tanaka K, Kuroiwa T, Hirano T.
  • 雑誌名: Molecular Biology of the Cell 巻: 24 号: 16 ページ: 2515-2527
  • DOI: 10.1091/mbc.e13-04-0208
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gene targeting in the red alga Cyanidioschyzon merolae : single- and multi-copy insertion using authentic and chimeric selection markers. (2013)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara T, Ohnuma M, Yoshida M, Kuroiwa T, Hirano T.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8 号: 9 ページ: e73608-e73608
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0073608
  • 査読あり
• [学会発表] 真核生物の普遍原理の探求―原核生物より小さな真核生物を基盤に (2014)
  • 著者名/発表者名: 黒岩常祥
  • 学会等名: 東京大学生物科学専攻統合記念シンポジウム
  • 発表場所: 東京都 文京区
  • 年月日: 2014-09-27
  • 招待講演
• [学会発表] シゾンの形質転換系を用いた高温耐性遺伝子過剰発現の効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大沼みお、藤原崇之、井元祐太、廣岡俊亮、黒岩晴子、三角修己、黒岩常祥
  • 学会等名: 日本植物学会 第７８回大会
  • 発表場所: 神奈川 川崎市
  • 年月日: 2014-09-12
• [学会発表] 藻類におけるバイオエネルギー生産に関わる機能を向上させる培地の探索 (2014)
  • 著者名/発表者名: 黒岩晴子、大沼みお、三角修己、井元祐太、黒岩常祥
  • 学会等名: 日本植物学会 第７８回大会
  • 発表場所: 神奈川 川崎市
  • 年月日: 2014-09-12
• [学会発表] バイオ燃料産生におけるオルガネラの役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 黒岩常祥、大沼みお、三角修己、井元祐太、黒岩晴子
  • 学会等名: 日本植物学会 第７８回大会
  • 発表場所: 神奈川 川崎市
  • 年月日: 2014-09-12
• [学会発表] ポストゲノミクスを基盤としたペルオキシソーム分裂装置の構造と機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井元祐太、黒岩晴子、大沼みお、藤木幸夫、黒岩常祥
  • 学会等名: 日本植物学会 第７８回大会
  • 発表場所: 神奈川 川崎市
  • 年月日: 2014-09-12
• [学会発表] 単膜系オルガネラ分裂リングの同定 - ゲノム科学を基盤としたペルオキシソーム分裂装置(POD machinery)の微細構造と分子機構の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井元祐太、黒岩晴子、吉田大和、大沼みお、藤原崇之、吉田昌樹、西田敬二、八木沢芙美、廣岡俊亮、宮城島進也、三角修己、河野重行、黒岩常祥
  • 学会等名: 日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 奈良県 奈良市
  • 年月日: 2014-06-11
• [学会発表] 20億年前に誕生した細胞からあなたまで、そして未来へ (2014)
  • 著者名/発表者名: 黒岩常祥
  • 学会等名: 日本学士院第六十回公開講演会
  • 発表場所: 山梨県 甲府市
  • 年月日: 2014-05-24
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞分裂に隠された細胞誕生のしくみー三つの細胞小器官の分裂装置の発見から
  • 著者名/発表者名: 黒岩常祥
  • 学会等名: 第14回IGERグリーン自然科学レクチャー
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 招待講演
• [学会発表] オルガネラの分裂・増殖の仕組みから観た生物の誕生・現在・未来
  • 著者名/発表者名: 黒岩常祥
  • 学会等名: 神谷宣郎生誕100周年記念シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学
  • 招待講演
• [学会発表] 単細胞紅藻Cyanidioschyzon merolaeにおける遺伝子改変技術の改良とシアニジウム類における高温耐性株選択法
  • 著者名/発表者名: 大沼みお、井元祐太、黒岩晴子、黒岩常祥
  • 学会等名: 日本植物形態学会第25回大会
  • 発表場所: 札幌 北海道大学
• [学会発表] 原始紅藻シゾンにおけるペルオキシソーム分裂装置 (Pod-machinery) の構造と分子機構の解明
  • 著者名/発表者名: 井元祐太、黒岩晴子、吉田大和、大沼みお、藤原崇之、吉田昌樹、西田敬二、八木沢芙美、廣岡俊亮、宮城島進也、三角修己、黒岩常祥、河野重行
  • 学会等名: 日本植物形態学会第25回大会
  • 発表場所: 札幌 北海道大学
• [学会発表] シゾンにおける遺伝子改変技術の改良とシアニジウム類における高温耐性株選択法
  • 著者名/発表者名: 大沼みお、井元祐太、黒岩晴子、三角修己、兼崎 友、黒岩常祥
  • 学会等名: 日本植物学会第７７回大会
  • 発表場所: 札幌 北海道大学
• [学会発表] 藻類における細胞小器官の脂質合成に関わる機能の細胞学的研究
  • 著者名/発表者名: 黒岩晴子、三角修己、大沼みお、井元祐太、黒岩常祥
  • 学会等名: 日本植物学会第７７回大会
  • 発表場所: 札幌 北海道大学
• [学会発表] 単膜系細胞小器官の分裂装置から見た真核細胞の起源～ミトコンドリアとペルオキシソームは兄弟～
  • 著者名/発表者名: 黒岩常祥、井元祐太、黒岩晴子、大沼みお
  • 学会等名: 日本植物学会第７７回大会
  • 発表場所: 札幌 北海道大学
• [学会発表] ポストゲノミクスを基盤としたペルオキシソーム分裂装置(Pod-machinery)の構造同定と分子機構の解明
  • 著者名/発表者名: 井元祐太、黒岩晴子、吉田大和、大沼みお、藤原崇之、吉田昌樹、西田敬二、八木沢芙美、廣岡俊亮、宮城島進也、三角修己、黒岩常祥、河野重行
  • 学会等名: 日本植物学会第７７回大会
  • 発表場所: 札幌 北海道大学
• [学会発表] 単細胞紅藻Cyanidioschyzon merolaeの分子遺伝学的手法の開発とその応用
  • 著者名/発表者名: 大沼みお、吉田大和、藤原崇之、井元祐太、八木沢芙美、今村壮輔、三角修己、吉田昌樹、黒岩晴子、田中寛、黒岩常祥
  • 学会等名: 第7回 日本ゲノム微生物学会若手の会
  • 発表場所: 静岡県駿東郡ろうきん研修所富士センター
• [学会発表] On the origin of organelles: Why is mitochondrial division accompanied by inheritance of peroxisome and lysosome? The 4th International symposium on dynamics of mitochondria from molecular mechanisms to physiological function and diseases
  • 著者名/発表者名: Tsuneyoshi Kuroiwa
  • 学会等名: The 4th International symposium on dynamics of mitochondria
  • 発表場所: Okinawa,残波岬ロイヤルホテル
  • 招待講演
• [図書] Mechanisms of division and inheritance of mitochondria and chroroplastsin Atlas in Plant Cell Structure (2014)
  • 著者名/発表者名: Kuroiwa, T. and Miyakawa, I. (eds: Noguchi, T., Kawano, S., Tsukaya, H., Matsunaga, S., Sakai, A., Karahara, I., Hayashi, Y.)
  • 総ページ数: 202
  • 出版者: Springer
• [図書] Chloroplast divide by contraction of a bundle of polyglucan nanofilaments in Atlas in Plant Cell Structure (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, Y.and Kuroiwa,T. (eds: Noguchi, T., Kawano, S., Tsukaya, H., Matsunaga, S., Sakai, A., Karahara, I., Hayashi, Y.)
  • 総ページ数: 202
  • 出版者: Springer
• [図書] Chloroplast division machinery in Pelargonium zonale Ait in Atlas in Plant Cell Structure (2014)
  • 著者名/発表者名: Kuroiwa, H. and Kuroiwa, T. (eds: Noguchi, T., Kawano, S., Tsukaya, H., Matsunaga, S., Sakai, A., Karahara, I., Hayashi, Y.)
  • 総ページ数: 202
  • 出版者: Springer
• [図書] Production of oil bodies in response to nitogen starvation in Chlamudomonas reinhardtii in IAtlas in Plant Cell Structure (2014)
  • 著者名/発表者名: Kuroiwa, H. and Kuroiwa,T. (eds: Noguchi, T., Kawano, S., Tsukaya, H., Matsunaga, S., Sakai, A., Karahara, I., Hayashi, Y.)
  • 総ページ数: 202
  • 出版者: Springer
• [図書] Egg cells with giant mitochondria in a higher plant, Pelargonium zonale Ait in Atlas in Plant Cell Structure (2014)
  • 著者名/発表者名: Kuroiwa, H. and Kuroiwa,T(eds: Noguchi, T., Kawano, S., Tsukaya, H., Matsunaga, S., Sakai, A., Karahara, I., Hayashi, Y.)
  • 総ページ数: 202
  • 出版者: Springer
• [図書] AZygote and sperm cells during early embryogenesis in higher plant, Pelargonium zonale Ait iin Atlas in Plant Cell Structure (2014)
  • 著者名/発表者名: Kuroiwa, H. and Kuroiwa,T. (eds: Noguchi, T., Kawano, S., Tsukaya, H., Matsunaga, S., Sakai, A., Karahara, I., Hayashi, Y.)
  • 総ページ数: 202
  • 出版者: Springer
• [図書] Atlas of Plan Cell Structure (2014)
  • 著者名/発表者名: Kuroiwa H. and Kuroiwa, T (ed. Noguchi T.,Kawano,S. et al.）
  • 出版者: Springer
• [備考] 立教大学HPニュース: 真核細胞誕生の謎を解く ～ペルオキシソームに、第三の分裂装置～
  • URL: http://www.rikkyo.ac.jp/news/
• [備考] 立教大学HPニュース: 細胞分裂の基本的しくみ解明 、全細胞小器官の分裂を統御する遺伝子発見
  • URL: http://www.rikkyo.ac.jp/news/
• [備考] 立教大学HPニュース: 真核生物のゲノム複製の基本となる染色体の分配のしくみを解明
  • URL: http://www.rikkyo.ac.jp/news/