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接合突起の比較解析に基づく同型配偶子の接着と融合の分子メカニズムの解明

公募研究

研究領域動植物に共通するアロ認証機構の解明
研究課題/領域番号 22112505
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関東京大学

研究代表者

野崎 久義  東京大学, 大学院・理学系研究科, 准教授 (40250104)

研究期間 (年度) 2010 – 2012
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
2011年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2010年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワード同型配偶子 / 接合突起 / 配偶子融合 / 配偶子接着 / 片親遺伝
研究概要

ゴニウム(Gonium pectorale)のBACライブラリを用いた交配型プラスの性染色体領域の解読から、クラミドモナス(Chlamydomonas reinhardtii)でしか知られていなかった配偶子接着タンパクの遺伝子FUS1のホモログGpFUS1を発見した。GpFUS1はクラミドモナスと同様にプラス交配型のゲノムだけに存在する性特異的遺伝子であり、配偶子誘導で発現が上昇した。また、昨年度開発した方法(Mogi et al.2012, J.Phycol.in press)を用いて、ゴニウムのプラスとマイナスの交配型を単独で性誘導し、両交配型で細胞壁を離脱した接合突起を発達させた配偶子を誘導し、免疫染色の結果、ゴニウムのプラス交配型の接合突起の先端にGpFUS1の局在が検出された。一方、ゴニウムの両交配型の全ゲノム解読の結果、配偶子融合タンパクの遺伝子GCS1のホモログGpGCS1を発見した。GpGCS1はクラミドモナスと同様にプラスとマイナスの両交配型のゲノムに存在する性特異的遺伝子であり、配偶子誘導でマイナス交配型だけで発現が上昇した。同型配偶のマイナス型はオスと相同であると考えられているので(Nozaki et al.Curr.Biol)、GCS1遺伝子の普遍的な片側の性(オス、マイナス交配型)の発現特性が再確認された。
また、原核生物が真核生物に共生することも細胞間の認証と合体である。本年度我々は、1970年以来未解明であった緑藻類ボルボックス目の細胞内に共生するバクテリアの分子同定に成功し、世界で初めて植物細胞内に感染するリケッチア科のバクテリア"MIDORIKO"を発見した。"MIDORIKO"は植物細胞に感染し、宿主に危害を与えることなく増殖していた。リケッチア科はミトコンドリアの祖先に近縁と考えられており、宿主の植物細胞とそんなに悪くない「まずまずの関係」で生育する"MIDORIKO"の発見は、今後の医学及びミトコンドリアの初期進化過程の研究に大いに役立つと期待される。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

ゴニウムのプラスとマイナスの交配型を単独で性誘導し、両交配型で細胞壁を離脱した接合突起を発達させた配偶子を誘導することに成功し(Mogi et al.2012, J.Phycol.in press)、プラス交配型の接合突起の先端に配偶子接着タンパクのホモログGpFUS1の局在が検出され、配偶子融合タンパクGCS1のホモログ遺伝子をゴニウムから得ることに成功した。即ち、配偶子接着と融合に関する遺伝子を得る事ができ、これらの遺伝子の一般性が確認でき、相互作用因子の探索への基盤を作ったので。

今後の研究の推進方策

今後、両交配型の配偶子が接合突起をもつゴニウムを用いて接合突起の単離をプラスとマイナスの両交配型で実施し、単離した接合突起を用いてタンパク質プロファイルの比較をプラスとマイナスの交配型で実施する。次に、プラスとマイナスで異なるプロファイルのタンパク質をプロテインシーケンス・TOFMS解析で同定する。その結果、これまでにクラミドモナスで不明であったFUS1とGCS1の相互作用因子とその遺伝子を特定する。次に、様々な分子遺伝学的方法が可能であるクラミドモナスを用いて、これらの遺伝子のオーソログに関する分子遺伝学的解析を実施する。その結果、アロ認証で基本的かつ重要と考えられる配偶子の「接着」から「融合」に至る分子メカニズムを明らかにする。

報告書

(2件)
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2012 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (12件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Molecular identification of rickettsial endosymbionts in the non-phagotrophic volvocalean green algae2012

    • 著者名/発表者名
      Kawafune, K.
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 7

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Description of two new monoecious species of Volvox sect.Volvox (Volvocaceae, Chlorophyceae), based on comparative morphology and molecular phylogeny of cultured material2012

    • 著者名/発表者名
      Nanako Isaka
    • 雑誌名

      Journal of Phycology

      巻: (印刷中) 号: 3 ページ: 759-767

    • DOI

      10.1111/j.1529-8817.2012.01142.x

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] EVIDENCE FOR TUBULAR MATING STRUCTURES INDUCED IN EACH MATING TYPE OF HETEROTHALLIC GONIUM PECTORALE (VOLVOCALES, CHLOROPHYTA)2012

    • 著者名/発表者名
      Mogi Y, Hamaji T, Suzuki M, Ferris P, Mori T, Kabeya Y, Miyagishima S, Nozaki H
    • 雑誌名

      Journal of Phycology

      巻: 47(印刷中) 号: 3 ページ: 670-674

    • DOI

      10.1111/j.1529-8817.2012.01149.x

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Morphology and molecular relationships of Leptofauchea leptopbylla comb.nov.(Rhodymeniales, Rhodophyta) from Japan2012

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, M.
    • 雑誌名

      Phycologia

      巻: 51(印刷中)

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anew species of Volvox sect. Merrillosphaera(Volvocaceae, Chlorophyceae) from Texas2011

    • 著者名/発表者名
      Nozaki, H. & Coleman, A. W.
    • 雑誌名

      J. Phycol.

      巻: 47 号: 3 ページ: 673-679

    • DOI

      10.1111/j.1529-8817.2011.00975.x

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Uniparental Inheritance of chloroplast DNA is strict in the isogamous volvocalean Gonium2011

    • 著者名/発表者名
      Setohigashi, Y.
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 6

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Morphology, molecular phylogeny and taxonomy of Gonium maiaprilis sp.nov.(Goniaceae, Chlorophyta) from Japan2010

    • 著者名/発表者名
      Hayama, M.
    • 雑誌名

      Phycologia

      巻: 49 ページ: 221-234

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evolution of an expanded sex determining region in Volvox2010

    • 著者名/発表者名
      Ferris, P.
    • 雑誌名

      Science

      巻: 328 ページ: 351-354

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The phylogenetic position of Pyrobotrys Arnoldi (Spondylomoraceae, Volvocales)2010

    • 著者名/発表者名
      Nakada, T.
    • 雑誌名

      J.Eukaryot.Microbiol.

      巻: 57 ページ: 379-382

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Light and electron microscopy and molecular phylogenetic analyses of Chloromonas pseudoplatyrhyncha (Volvocales, Chlorophyceae)2010

    • 著者名/発表者名
      Matsuzaki, R.
    • 雑誌名

      Phycol.Res.

      巻: 58 ページ: 202-209

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Volvulina compacta (Volvocaceae, Chlorophyceae), new to Japan, and its phylogenetic position2010

    • 著者名/発表者名
      Nakada, T.
    • 雑誌名

      J.Jpn.Bot.

      巻: 85 ページ: 364-369

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 接合突起の比較解析に基づく同型配偶子の接着と融合の分子メカニズムの解明2012

    • 著者名/発表者名
      野崎久義
    • 学会等名
      新学術領域研究「動植物アロ認証」第4回領域会議
    • 発表場所
      筑波大学、つくば市(招待講演)
    • 年月日
      2012-01-11
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ゴニウムの性単独誘導による両交配型での観察2012

    • 著者名/発表者名
      鈴木雅大
    • 学会等名
      新学術領域研究「動植物アロ認証」第4回領域会議
    • 発表場所
      筑波大学、つくば市
    • 年月日
      2012-01-11
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 雌雄進化への前段階「両方向的接合突起」の性単独誘導による両交配型での観察2011

    • 著者名/発表者名
      野崎久義
    • 学会等名
      日本植物学会第75回大会
    • 発表場所
      東京大学駒場キャンパス、東京都
    • 年月日
      2011-09-18
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 群体性ボルボックス目同型配偶緑藻Gonium pectoraleにおける性決定遺伝子領域のゲノム解析2011

    • 著者名/発表者名
      浜地貴志
    • 学会等名
      日本植物学会第75回大会
    • 発表場所
      東京大学駒場キャンパス、東京都(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 色素体DNAの片親遺伝は意外と厳密?~緑藻ゴニウム・マイアプリリスを用いた遺伝解析~2011

    • 著者名/発表者名
      野崎久義
    • 学会等名
      日本植物形態学会第23回大会
    • 発表場所
      日本女子大学、東京都
    • 年月日
      2011-09-16
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ゴニウムの単一の性配偶子誘導系の開発と比較プロテオミクスによる配偶子融合機構の解析2011

    • 著者名/発表者名
      茂木祐子
    • 学会等名
      新学術領域研究「動植物アロ認証」第3回領域会議
    • 発表場所
      関西セミナーハウス、京都市(招待講演)
    • 年月日
      2011-06-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 群体性ボルボックス目の同型配偶ゴニウムを用いた有性生殖の研究2011

    • 著者名/発表者名
      浜地貴志
    • 学会等名
      新学術領域研究「動植物アロ認証」第2回領域会議
    • 発表場所
      山形屋、下呂温泉(岐阜県)(招待講演)
    • 年月日
      2011-01-12
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 群体性ボルボックス目の性染色体領域の解読から雌雄の起源と進化を探る2010

    • 著者名/発表者名
      野崎久義
    • 学会等名
      染色体学会第61回太会企画シンポジュウム「藻類ゲノムの最前線」
    • 発表場所
      東邦大学、船橋市(千葉県)(招待講演)
    • 年月日
      2010-11-05
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] メスとオスのはじまりの謎をボルボックスの仲間で解く2010

    • 著者名/発表者名
      野崎久義
    • 学会等名
      公開セミナー、琉球大学理学部海洋自然科学科
    • 発表場所
      琉球大学、西原町(沖縄県)(招待講演)
    • 年月日
      2010-10-19
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 群体性ボルボッックス目の研究から解き明かされるメスとオスの起源2010

    • 著者名/発表者名
      野崎久義
    • 学会等名
      千葉県立中央博物館・自然誌シンポジウム「宮部金吾生誕150周年記念、日本の藻類学は今!」
    • 発表場所
      千葉県立中央博物館、千葉市(招待講演)
    • 年月日
      2010-07-17
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 群体性ボルボッックス目を用いた配偶子の接着と融合の分子メカニズムの解明2010

    • 著者名/発表者名
      野崎久義
    • 学会等名
      新学術領域研究「動植物アロ認証」第1回領域会議
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋市(愛知県)(招待講演)
    • 年月日
      2010-07-14
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Studies of the colonial volvocalean algae unveiling the origin of male and female…Discovery of a male-specific gene "OTOKOGI" and female-limited "HIBOTAN" genes--2010

    • 著者名/発表者名
      Nozaki, H.
    • 学会等名
      The 1439th Biological Symposium
    • 発表場所
      国立遺伝学研究所、三島市(靜岡県)(招待講演)
    • 年月日
      2010-06-30
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考] 東京大学大学院理学系研究科プレスリリース

    • URL

      http://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2012/09.html

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

URL: 

公開日: 2010-08-23   更新日: 2018-03-28  

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