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内部共生による宿主-オルガネラ間の遺伝子発現協調機構の成立

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 26117707
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
研究機関千葉大学

研究代表者

華岡 光正  千葉大学, 園芸学研究科, 准教授 (30508122)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
2015年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2014年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワード細胞内共生 / 葉緑体 / 光応答 / プラスチドシグナル / 遺伝子発現制御
研究実績の概要

葉緑体は原始シアノバクテリアの細胞内共生によって誕生したと考えられているが、共生関係の成立に際して、光合成機能を維持し守るためには、核と葉緑体間で光に応答した遺伝子発現を協調させることが宿主・共生体の両者にとって必須であったと考えられる。本研究では、内部共生起源に近い葉緑体を持つ原始紅藻Cyanidioschyzon merolae(シゾン)を用いて、葉緑体ではたらくヒスチジンキナーゼ(CmHIK)による宿主遺伝子の調節機構を明らかにすることで、核とオルガネラ間の遺伝子発現協調機構の成立を理解することを目的とした。
これまでの研究から、暗条件で活性化し転写を抑制するCmHIKを薬剤Signermycin Bによって阻害すると、暗条件にもかかわらずCMK296Cなど一部の核コード光応答遺伝子の発現が誘導され、CmHIKに依存した葉緑体から核への光情報伝達経路の存在が示唆されたため、今年度においてはこの情報伝達経路の詳細について検討を行った。まず、ストレスなど細胞内の様々なシグナルを核に伝える働きをもつMAPKに着目し、明条件下でMAPK活性を促進・阻害する処理を行ったところ、CMK296Cの発現量がそれぞれ誘導・抑制されることが分かった。また、レトログレードシグナルの1つと考えられているテトラピロール中間体のヘムを暗条件下で添加したところ、同じくCMK296Cの発現が誘導された。これらの結果から、CmHIKにより葉緑体で認識された光情報は、MAPKやヘムを介して核に伝達され、特定の転写因子によりターゲット遺伝子の発現を調節している可能性が示唆された。このように、宿主細胞が従来より持っていた細胞内シグナル伝達経路の上流にオルガネラ由来の情報を「入力」することが、共生関係の成立において重要なステップであるという新しい考え方を提案することができた。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Abscisic acid participates in the control of cell-cycle initiation through heme homeostasis in the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae.2016

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kobayashi, Hiroyuki Ando, Mitsumasa Hanaoka, and Kan Tanaka
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiol.

      巻: in press 号: 5 ページ: 953-960

    • DOI

      10.1093/pcp/pcw054

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Complete genome sequence of cyanobacterium Geminocystis sp. NIES-3709 that harbors phycoerythrin-rich phycobilisome2015

    • 著者名/発表者名
      Yuu Hirose, Mitsunori Katayama, Yoshiyuki Ohtsubo, Naomi Misawa, Erica Iioka, Wataru Suda, Kenshiro Oshima, Mitsumasa Hanaoka, Kan Tanaka, Toshihiko Eki, Masahiko Ikeuchi, Yo Kikuchi, Makoto Ishida, and Masahira Hattori
    • 雑誌名

      Genome Announcement

      巻: 3 号: 2 ページ: 1-2

    • DOI

      10.1128/genomea.00385-15

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Complete genome sequence of cyanobacterium Geminocystis sp. NIES-3708, which performs type II complementary chromatic acclimation2015

    • 著者名/発表者名
      Yuu Hirose, Mitsunori Katayama, Yoshiyuki Ohtsubo, Naomi Misawa, Erica Iioka, Wataru Suda, Kenshiro Oshima, Mitsumasa Hanaoka, Kan Tanaka, Toshihiko Eki, Masahiko Ikeuchi, Yo Kikuchi, Makoto Ishida, and Masahira Hattori
    • 雑誌名

      Genome Announcement

      巻: 3 号: 3 ページ: 1-2

    • DOI

      10.1128/genomea.00357-15

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 共生によるレトログレードシグナリングの成立と進化2015

    • 著者名/発表者名
      華岡光正
    • 雑誌名

      生物科学

      巻: 66 ページ: 208-212

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The circadian regulation of photosynthesis.2014

    • 著者名/発表者名
      Dodd AN, Kusakina J, Hall A, Gould PD, Hanaoka M.
    • 雑誌名

      Photosynth Res.

      巻: 119 号: 1-2 ページ: 181-190

    • DOI

      10.1007/s11120-013-9811-8

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sense transgene-induced post-transcriptional gene silencing in tobacco compromises the splicing of endogenous counterpart genes.2014

    • 著者名/発表者名
      Shin MR, Natsuume M, Matsumoto T, Hanaoka M, Imai M, Iijima K, Oka S, Adachi E, Kodama H.
    • 雑誌名

      PLoS One.

      巻: 9 号: 2 ページ: e87869-e87869

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0087869

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Overproduction of stromal ferredoxin:NADPH oxidoreductase in H2O2-accumulating Brassica napus leaf protoplasts2014

    • 著者名/発表者名
      Rajesh Tewari, Mamoru Satoh, Sayaka Kado, Kohei Mishina, Misato Anma, Kazuhiko Enami, Mitsumasa Hanaoka and Masami Watanabe
    • 雑誌名

      Plant Molecular Biology

      巻: 86 号: 6 ページ: 627-639

    • DOI

      10.1007/s11103-014-0252-3

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Functional analysis of ABA in Cyanidioschyzon merolae.2016

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kobayashi, Hiroyuki Ando, Mitsumasa Hanaoka and Kan Tanaka
    • 学会等名
      第57回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岩手大学(岩手県盛岡市)
    • 年月日
      2016-03-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 細胞紅藻シゾンの葉緑体光応答に関わるCmHIKの機能解析2016

    • 著者名/発表者名
      小倉駿佑、安藤洸幸、佐藤大地、渡辺智、藤井岳、今村壮輔、田中寛、五十嵐雅之、内海龍太郎、華岡光正
    • 学会等名
      第57回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岩手大学(岩手県盛岡市)
    • 年月日
      2016-03-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 単細胞紅藻シゾンにおける葉緑体から核への光情報伝達2016

    • 著者名/発表者名
      大原ひかる、安藤洸幸、恵良厚子、宮城島進也、五十嵐雅之、内海龍太郎、田中寛、華岡光正
    • 学会等名
      第57回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岩手大学(岩手県盛岡市)
    • 年月日
      2016-03-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 紅藻Cyanidioschyzon merolaeにおけるアブシジン酸の機能2015

    • 著者名/発表者名
      小林勇気、安藤洸幸、華岡光正、田中寛
    • 学会等名
      BMB2015(第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会合同大会)
    • 発表場所
      神戸国際展示場(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-12-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Establishment of coordinated gene expression between the nucleus and the organelle.2015

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Ohara, Hiroyuki Ando, Atsuko Era, Shin-ya Miyagishima, Masayuki Igarashi, Ryutaro, Utsumi, Kan Tanaka, and Mitsumasa Hanaoka
    • 学会等名
      2nd International Symposium "Matryoshka-type Evolution of Eukaryotic Cells"
    • 発表場所
      筑波大学会館(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2015-10-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 単細胞紅藻C. merolaeの光応答転写制御における葉緑体の関与2015

    • 著者名/発表者名
      大原ひかる、安藤洸幸、恵良厚子、宮城島進也、五十嵐雅之、内海龍太郎、田中寛、華岡光正
    • 学会等名
      日本植物学会第79回大会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ:新潟コンベンションセンター(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2015-09-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 紅藻C. merolaeにおける光に依存した核遺伝子の転写誘導の解析2015

    • 著者名/発表者名
      大原ひかる、安藤洸幸、恵良厚子、宮城島進也、五十嵐雅之、内海龍太郎、田中寛、華岡光正
    • 学会等名
      第6回光合成学会・シンポジウム
    • 発表場所
      岡山国際交流センター(岡山県岡山市)
    • 年月日
      2015-05-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Functional analysis of ABA in red algae2015

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kobayashi, Hiroyuki Ando, Mitsumasa Hanaoka and Kan Tanaka
    • 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(東京都世田谷区)
    • 年月日
      2015-03-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 単細胞紅藻シゾンにおける葉緑体に依存した核遺伝子の光誘導転写制御2015

    • 著者名/発表者名
      大原ひかる、安藤洸幸、小倉駿佑、藤井岳、今村壮輔、田中寛、恵良厚子、宮城島進也、五十嵐雅之、内海龍太郎、華岡光正
    • 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(東京都世田谷区)
    • 年月日
      2015-03-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Light sensing in chloroplasts2015

    • 著者名/発表者名
      Mitsumasa Hanaoka
    • 学会等名
      Tokyo Tech-HHU Dusseldorf Joint Symposium on Photosynthesis as a New Chemical Resource
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都港区)
    • 年月日
      2015-03-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Redox status regulates chloroplast transcription in the red algae Cyanidioschyzon merolae.2015

    • 著者名/発表者名
      Gaku Fujii, Sousuke Imamura, Keisuke Tarohara, Keisuke Yoshida, Toru Hisabori, Mitsumasa Hanaoka and Kan Tanaka
    • 学会等名
      Tokyo Tech-HHU Dusseldorf Joint Symposium on Photosynthesis as a New Chemical Resource
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都港区)
    • 年月日
      2015-03-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 単細胞紅藻シゾンにおけるプラスチドシグナルを介した核遺伝子の転写制御2014

    • 著者名/発表者名
      安藤洸幸、大原ひかる、小倉駿佑、藤井岳、今村壮輔、田中寛、恵良厚子、宮城島進也、五十嵐雅之、内海龍太郎、華岡光正
    • 学会等名
      第37回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2014-11-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 単細胞紅藻シゾンにおける葉緑体に依存した光応答転写制御2014

    • 著者名/発表者名
      安藤洸幸、小倉駿佑、大原ひかる、藤井岳、今村壮輔、田中寛、五十嵐雅之、内海龍太郎、華岡光正
    • 学会等名
      日本植物学会第78回大会
    • 発表場所
      明治大学(神奈川県川崎市)
    • 年月日
      2014-09-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-28  

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