光ピンセットとマイクロ流路の融合が拓く母性遺伝の分子機構

• 研究課題/領域番号: 26650111
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 形態・構造
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 西村 芳樹 京都大学, 理学研究科, 助教 (70444099)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2014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: 光ピンセット / マイクロ流路 / ミトコンドリア / 片親遺伝 / 遺伝学 / ミトコンドリアDNA / 葉緑体DNA / mtDNA / 母性遺伝 / クリプトコッカス

研究成果の概要

生物は、多様な組織・細胞・細胞小器官から構成される一つの複雑な社会である。個々の細胞や細胞小器官のもつミクロな「個性」を分子レベルで理解するためには、顕微鏡で狙った細胞を選択的に試験管内に取り込む技術が鍵となる。本研究課題では赤外線レーザーによって細胞を操作できる光ピンセットと、マイクロ流路を組み合わせることにより、新たな細胞回収法の開発をめざした。具体的な対象として選んだのは、酵母用菌類クリプトコッカスにおけるミトコンドリア遺伝機構である。その結果、１細胞解析をおこなうことでαミトコンドリアDNAが接合子で選択的に分解され、これがミトコンドリア片親遺伝の基盤であることを示した。

研究成果

• [国際共同研究] ブリティッシュコロンビア大学(カナダ)
• [雑誌論文] Dynamic interplay between nucleoid segregation and genome integrity in Chlamydomonas chloroplasts (2016)
  • 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
  • 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 Plants. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, Y., Otani, T., Ishibashi, K., Shikanai, T., *Nishimura, Y.
  • 雑誌名: Genome Biol. Evol. 巻: 22 号: 5 ページ: 1459-1466
  • DOI: 10.1093/gbe/evw093
  • NAID: 120006822490
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sequence of the Gonium pectorale Mating Locus Reveals a Complex and Dynamic History of Changes in Volvocine Algal Mating Haplotypes. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hamaji T, Mogi Y, Ferris PJ, Mori T, Miyagishima S, Kabeya Y, Nishimura Y, Toyoda A, Noguchi H, Fujiyama A, Olson BJ, Marriage TN, Nishii I, Umen JG, Nozaki H.
  • 雑誌名: G3 巻: 未定 号: 5 ページ: 1179-1189
  • DOI: 10.1534/g3.115.026229
  • NAID: 120005997691
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Cyan Fluorescent Reporter Expressed from the Chloroplast Genome of Marchantia polymorpha. (2016)
  • 著者名/発表者名: Boehm CR, Ueda M, Nishimura Y, Shikanai T, Haseloff J
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 57 号: 2 ページ: 291-299
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv160
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Eukaryotic Components Remodeled Chloroplast Nucleoid Organization during the Green Plant Evolution. (2015)
  • 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 Biol Evol. 巻: 8 号: 1 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1093/gbe/evv233
  • NAID: 120006822487
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] RECA plays a dual role in the maintenance of chloroplast genome stability in Physcomitrella patens. (2015)
  • 著者名/発表者名: Odahara, M., Inouye, T., Nishimura, Y., Sekine, Y.
  • 雑誌名: Plant J. 巻: 84 号: 3 ページ: 516-526
  • DOI: 10.1111/tpj.13017
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of Gateway binary vector series with four different selection markers for the liverwort Marchantia polymorpha. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ishizaki, K., Nishihama, R., Ueda, M., Inoue, K., Ishida, S., Nishimura., Y., Shikanai, T., Kohchi, T
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 10 号: 9 ページ: e0138876-e0138876
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0138876
  • NAID: 120005715313
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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
• [学会発表] Identification of a Holliday junction resolvase in chloroplasts (2017)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, Y., Misumi, O., Odahara, M., Hirono, M., Hidaka, K., Endo, M., Sugiyama, H., Kuroiwa, T., Shikanai, T., Nishimura, Y.
  • 学会等名: 第５８回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学、鹿児島
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Dynamics of chloroplast nucleoid divisions captured by microfluidic device (2017)
  • 著者名/発表者名: Kamimura, Y., Kobayashi, Y., Shikanai, T., Nishimura, Y.
  • 学会等名: 第５８回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学、鹿児島
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Mechanism for the cell-type specific expression of the chloroplast ndh genes in Zea mays. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yano, H., Ishibashi, K., Nishimura, Y., Shikanai, T.
  • 学会等名: 第５８回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学、鹿児島
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Visualization of chloroplast-targeted autophagy in Chlamydomonas reinhardtii (2017)
  • 著者名/発表者名: Li, N., Nishimura, Y., Ramundo, S., Hidema, J., Izumi, M.
  • 学会等名: 第５８回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学、鹿児島
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] オルガネラ核様体のダイナミズム (2017)
  • 著者名/発表者名: 西村芳樹
  • 学会等名: 京都産業大学 バイオフォーラム
  • 発表場所: 京都産業大学、京都
  • 年月日: 2017-02-16
  • 招待講演
• [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: 日本植物学会第８０回大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター、沖縄
  • 年月日: 2016-09-16
• [学会発表] Restructuring of chloroplast nucleoid factors during the green plant evolution (2016)
  • 著者名/発表者名: Nishimura, Y.
  • 学会等名: The 13th international colloquium of Endocytobiology and Symbiosis
  • 発表場所: 京都府立大学、京都
  • 年月日: 2016-09-10
  • 国際学会
• [学会発表] Active degradation of mitochondrial nucleoid as the driving force for uniparental inheritance in Cryptococcus. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshiki Nishimura，Mari Takusagawa, Toshiharu Shikanai，Akio Toh-e
  • 学会等名: 日本植物学会第７７回大会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] Analysis of regulatory mechanism of cell-type specific expression of chloroplast ndh genes in Zea mays (2016)
  • 著者名/発表者名: Haruna Yano, Yuya Fukuta, Kota Ishibashi, Yoshiki Nishimura, Toshiharu Shikanai
  • 学会等名: 日本植物学会第７７回大会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] Genome instability in the Chlamydomonas chloroplasts impaired in nucleoid segregation (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaki Odahara, Yusuke Kobayashi, Osami Misumi, and Yoshiki Nishimura
  • 学会等名: 日本植物学会第７７回大会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] Remodeling of chloroplast nucleoid organization by eukaryotic components during the green plant evolution (2016)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kobayashi, Mari Takusagawa, Naomi Harada, Yoichiro Fukao, Shohei Yamaoka, Takayuki Kohchi, Koichi Hori, Hiroyuki Ohta, Toshiharu Shikanai, Yoshiki Nishimura
  • 学会等名: 日本植物学会第７７回大会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2016-03-18
• [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、
  • 学会等名: 日本植物学会第79回大会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ、新潟
  • 年月日: 2015-09-06
• [学会発表] ミトコンドリア核様体構造からみた母性遺伝の分子機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西村芳樹、田草川真理、鹿内利治、東江昭夫
  • 学会等名: 日本植物学会第79回大会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ、新潟
  • 年月日: 2015-09-06
• [学会発表] 葉緑体核様体構造の大進化 (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、
  • 学会等名: 日本植物形態学会第26回大会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ、新潟
  • 年月日: 2015-09-05
• [学会発表] ミトコンドリア核様体は片親遺伝における制御因子である (2015)
  • 著者名/発表者名: 西村芳樹、 田草川真理、 鹿内利治、 東江昭夫
  • 学会等名: 日本植物形態学会第26回大会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ、新潟
  • 年月日: 2015-09-05
• [学会発表] 緑藻クラミドモナスからみえて来た葉緑体核様体の形態制御機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 上村嘉誉、小林優介、鹿内利治、西村芳樹
  • 学会等名: クラミドモナスワークショップ
  • 発表場所: 中央大学、東京
  • 年月日: 2015-09-03
• [学会発表] ミトコンドリア片親遺伝をつかさどる複層的分子機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西村芳樹、鹿内利治、東江昭夫
  • 学会等名: 第５６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、東京
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 母性遺伝を引き起こす片親ミトコンドリアの選択的排除機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 西村芳樹、鹿内利治、東江昭夫
  • 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、神奈川
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [学会発表] Deciphering the mechanisms underlying the uniparental inheritance of chloroplast and mitochondrial DNA (2014)
  • 著者名/発表者名: Nishimura, Y.
  • 学会等名: Gordon Research Conference, Mitochondria and Chloroplast
  • 発表場所: Lucca (Barga), Italy
  • 年月日: 2014-07-06 – 2014-07-11
• [図書] Active digestion of paternal chloroplast DNA in a young zygote of Chlamydomonas reinhardtii: the basis for maternal inheritance. Atlas in Plant Cell Structure, Chapter 3 (2014)
  • 著者名/発表者名: Nishimura, Y.
  • 総ページ数: 202
  • 出版者: Springer
• [備考] 京都大学大学院 理学研究科 植物分子遺伝学研究室
  • URL: http://www.bot.kyoto-u.ac.jp/j/5_iden.html
• [備考] 植物学教室ー植物分子遺伝学
  • URL: http://www.bot.kyoto-u.ac.jp/j/5_iden.html