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色素体成立の初期過程におけるタンパク質輸送装置の確立と進化に関する研究

公募研究

研究領域マトリョーシカ型進化原理
研究課題/領域番号 24117511
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
研究機関大阪大学

研究代表者

中井 正人  大阪大学, たんぱく質研究所, 准教授 (90222158)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
2013年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2012年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
キーワード葉緑体 / オルガネラ / タンパク質輸送 / タンパク質膜透過 / 植物 / 生合成 / 進化 / 内共生 / 蛋白質輸送 / 蛋白質膜透過 / 植物ゲノム / 膜蛋白質複合体
研究概要

葉緑体に代表される植物や藻類に特異的なオルガネラであるプラスチドは、光合成だけでなく窒素同化や硫黄同化、アミノ酸や脂質の生合成等をおこなう、機能的にも形態的に多様に分化する必須オルガネラである。このような多様なプラスチドの機能が維持できるのは、それぞれのプラスチドの機能に適した蛋白質セットが、適材適所適時にプラスチドへと輸送されているからに他ならない。核にコードされ細胞質ゾルで合成される2千種類を超える大部分のプラスチド蛋白質の輸送において、重要な役割を担っているのが、プラスチドを包む外包膜と内包膜それぞれに組み込まれた蛋白質輸送装置 TOC およびTIC 複合体である。一方、進化的な観点からこの問題を捉えれば、プラスチドへの蛋白質輸送装置は、酸素発生型の光合成を営む現在のシアノバクテリアのような原核生物が始原真核細胞に内共生した後に、共生成立の初期過程において、プラスチドゲノムのほとんどの遺伝子が核ゲノムへと転移するのと共に、確立されていったと考えられる。最近われわれは、植物葉緑体内包膜で中心的に働く、1メガダルトンという大きな新奇蛋白質輸送装置TIC複合体を見いだし、その全コンポーネントを明らかにする事に成功した。その進化的考察から、このTIC複合体が、内共生が成立した後、陸上植物が出現するまでの間に、核ゲノム、プラスチドゲノム双方に生じた非常に興味深いドラスティックな変化によって確立されていった事が予想された。そこで、内共生成立後、初期に分岐したと考えられる紅藻、および単子葉でも比較的最近になって出現したと考えられるイネ科を材料に、輸送装置TICがどうなっているのか明らかにする目的で、いずれにおいても高度に保存されている中核因子に精製用のタグ配列を付加した形質転換体を作成することに成功した。現在、この形質転換体を用いた輸送装置TIC の精製に着手している。

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 8件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] 明らかになった葉緑体のトランスロコン2013

    • 著者名/発表者名
      菊地 真吾、平野 美奈子、井出 徹、中井 正人.
    • 雑誌名

      細胞工学

      巻: 32(8) ページ: 882-883

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [雑誌論文] Uncovering the Protein Translocon at the Chloroplast Inner Envelope Membrane2013

    • 著者名/発表者名
      Shingo Kikuchi
    • 雑誌名

      SCIENCE

      巻: 339 号: 6119 ページ: 571-574

    • DOI

      10.1126/science.1229262

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] A novel TIC translocon-associated import motor?2013

    • 著者名/発表者名
      中井正人
    • 学会等名
      EMBO Conference "From Structure to Function of Translocation Machines"
    • 発表場所
      クロアチア Dubrovnik
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] New evolutionary insights into the chloroplast protein import system2013

    • 著者名/発表者名
      中井正人
    • 学会等名
      The 12th International Forum on Infection and Immunity
    • 発表場所
      淡路島 夢舞台国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 葉緑体タンパク質輸送と光合成超分子複合体の形成2013

    • 著者名/発表者名
      中井正人
    • 学会等名
      第77回 日本植物学会年会 シンポジウム "光合成の超分子複合体の構造と動態"
    • 発表場所
      札幌 北海道大学高等教育推進機構
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 葉緑体タンパク質輸送装置の確立・進化2013

    • 著者名/発表者名
      中井 正人
    • 学会等名
      第36回 日本分子生物学会年会 ワークショップ   "寄生・共生におけるゾンビ化機構の分子生物学的解析"
    • 発表場所
      神戸 国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 葉緑体内包膜の新奇な蛋白質輸送装置:葉緑体進化の新たなる謎2013

    • 著者名/発表者名
      Masato Nakai
    • 学会等名
      第15回 植物オルガネラワークショップ
    • 発表場所
      岡山 オルガホール
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Uncovering the protein translocon at the chloroplast inner envelope2012

    • 著者名/発表者名
      Masato Nakai
    • 学会等名
      第12回 日本蛋白質科学会年会シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Uncovering the protein translocon at the chloroplast inner envelope2012

    • 著者名/発表者名
      Masato Nakai
    • 学会等名
      Gordon Conference: Mitochondria Chloroplasts
    • 発表場所
      アメリカ スミスフィールド
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 一次共生進化の初期過程でのタンパク質輸送装置の確立・進化2012

    • 著者名/発表者名
      Masato Nakai
    • 学会等名
      第76回 日本植物学会 シンポジウム
    • 発表場所
      兵庫県立大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 最新研究成果「植物の葉緑体に蛋白質を運び入れる分子装置を同定~陸上植物の進化の謎 解明に一歩」

    • URL

      http://www.osaka-u.ac.jp/ja/news/ResearchRelease/2013/02/20130201_1

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 植物の葉緑体に蛋白質を運び入れる分子装置を同定~陸上植物の進化の謎 解明に一歩

    • URL

      http://www.protein.osaka-u.ac.jp/jpn/achievement/papers/post-6.php

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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