植物細胞感染性リケッチアを用いたミトコンドリア共生初期過程の研究

• 研究領域: マトリョーシカ型進化原理
• 研究課題/領域番号: 26117708
• 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, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (40250104)
• 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: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円); 2015年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2014年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
• キーワード: 細胞内共生 / リケッチア / ゲノム / 植物細胞 / 遺伝水平伝達 / ミトコンドリア

研究実績の概要

球状の群体をつくる緑藻、ボルボックス・カルテリ（Volvox carteri）には、日本やアメリカなど世界各地から採集された培養株が存在する。先行研究ではそのうち、アメリカ・カンザス州から採集されたただ一つの株にだけ、細胞内に "リケッチア科" に属する細菌、"MIDORIKO" が共生していることが発見されていた。一方、日本産のボルボックス・カルテリの株 EVE は、モデル生物として分子生物学的研究によく用いられ、ゲノムが解読されているが、EVE には MIDORIKO は共生していないことが確認されてた。
我々はボルボックス・カルテリの株 EVE のゲノム情報と、新たに解読した MIDORIKO のドラフトゲノム情報を比較することで、EVE のゲノム中に MIDORIKO の遺伝子に由来する配列が含まれていることを発見した。この発見は、過去に EVE の細胞内に MIDORIKO が生息していたことがあり、現在までに消えてしまったことを明らかにした。このような現象は EVE 以外にも多くのボルボックス・カルテリの株で発見された。さらに、過去にボルボックス・カルテリの細胞内に生息していたとされる MIDORIKO は、現在カンザス州産の株と共生しているものとは異なり、別の緑藻プレオドリナ（Pleodorina japonica）に共生している MIDORIKO により近縁であることが系統解析により示された。
本成果はこれまでごく限られた緑藻にのみ共生していると考えられていた MIDORIKO が、様々な緑藻に感染し、消失するという複雑な生態を持つ可能性を示唆さした。今後、様々な緑藻のゲノム情報が明らかになることで、さらに MIDORIKO による「隠れた共生」の証拠が発見されることが期待される。

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。

研究成果

• [国際共同研究] 上海大学(中国)
• [雑誌論文] A new type of 3D peripheral ultrastructure in Glaucocystis (Glaucocystales, Glaucophyta) as revealed by ultra-high voltage electron microscopy. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, T., Nishida, T., Saito, C., Yasuda, H. and Nozaki, H.
  • 雑誌名: J. Phycol. 巻: 52 号: 3 ページ: 486-490
  • DOI: 10.1111/jpy.12412
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Two different rickettsial bacteria invading Volvox carteri. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawafune, K., Hongoh, Y., Hamaji, T., Sakamoto, T., Kurata, T., Hirooka, S., Miyagishima, SY. and Nozaki, H.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 10 号: 2 ページ: e0116192-e0116192
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0116192
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ultra-high voltage electron microscopy of primitive algae illuminates 3D ultrastructures of the first photosynthetic eukaryote. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, T., Nishida, T., Saito, C., Yasuda, H. and Nozaki, H.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 5 号: 1 ページ: 14735-14735
  • DOI: 10.1038/srep14735
  • NAID: 120006348506
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Phylogenomic analysis of “red” genes from two divergent species of the “green” secondary phototrophs, the chlorarachniophytes, suggests multiple horizontal gene transfers from the red lineage before the divergence of extant chlorarachniophytes. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yang, Y., Matsuzaki, M., Takahashi, F., Qu, L. and Nozaki, H.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 9 号: 6 ページ: e101158-e101158
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0101158
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Acidophilic Green Alga Pseudochlorella sp. YKT1 Accumulates High Amount of Lipid Droplets under a Nitrogen-depleted Condition at a Low-pH (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirooka, S., Higuchi, S., Uzuka, A., Nozaki, H., and Miyagishima, S.
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 9 号: 9 ページ: e107702-e107702
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0107702
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Five Cyanophora (Cyanophorales, Glaucophyta) species delineated based on morphological and molecular data. (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, T., Sato, M., Toyooka, K., Matsuzaki, R., Kawafune, K., Kawamura, M., Okuda, K. and Nozaki, H.
  • 雑誌名: J. Phycol. 巻: 50 号: 6 ページ: 1058-1069
  • DOI: 10.1111/jpy.12236
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 植物感染性リケッチアのゲノム解読 (2016)
  • 著者名/発表者名: 川舩かおる、桑原宏和、坂本智昭、倉田哲也、廣岡俊亮、宮城島進也、松崎素道、本郷裕一、野崎久義
  • 学会等名: 「マトリョーシカ型進化原理」平成２７年度全体班会議
  • 発表場所: 東海大学高輪キャンパス（東京都・品川区）
  • 年月日: 2016-01-09
• [学会発表] Genome sequence and glycolysis pathway of the rickettsial endosymbiont of the green alga (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawafune, K., Kuwahara, H, Hongoh, Y., Sakamoto, T., Kurata, T., Hirooka, S., Miyagishima, S. Matsuzaki, M. and Nozaki, H.
  • 学会等名: 2nd International Symposium & 4th Annual Research Meeting on Matryoshika-type Evolution of Eukaryotic Cells
  • 発表場所: University Hall of University of Tsukuba, Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2015-09-30
  • 国際学会
• [学会発表] Ultra-high voltage electron microscopy of primitive algae illuminates 3D ultrastructures of the first photosynthetic eukaryote (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, T., Nishida, T., Saito, C., Yasuda, H. and Nozaki, H.
  • 学会等名: 2nd International Symposium & 4th Annual Research Meeting on Matryoshika-type Evolution of Eukaryotic Cells,
  • 発表場所: University Hall of University of Tsukuba, Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2015-09-30
  • 国際学会
• [学会発表] 植物細胞から探る現在進行形のマトリョーシカ型の進化～未来のミドリムシは何色？～ (2015)
  • 著者名/発表者名: 野崎久義
  • 学会等名: 「マトリョーシカフェ14」
  • 発表場所: 東急ハンズ渋谷店 ハンズカフェHINT7（東京都・渋谷区）
  • 年月日: 2015-09-11
  • 招待講演
• [学会発表] 原始的一次植物灰色藻の外被の立体微細構造を超高圧電顕3Dが解き明かす (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋紀之、西田倫希、齊藤知恵子、保田英洋、野崎久義
  • 学会等名: 原始的一次植物灰色藻の外被の立体微細構造を超高圧電顕3Dが解き明かす
  • 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: 2015-09-05
• [学会発表] ゲノム情報に基づく植物細胞感染性リッケチアのホストへの遺伝子水平伝達 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川舩 かおる、本郷 裕一、松崎 素道、野崎 久義
  • 学会等名: 「マトリョーシカ型進化原理」平成２６年度全体班会議
  • 発表場所: 東京大学理学部２号館講堂（東京都・文京区）
  • 年月日: 2015-01-10
• [学会発表] 緑藻ボルボックス目のゲノムに生じたリケッチア遺伝子水平伝播の探索 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川舩かおる、桑原宏和、本郷裕一、森稔幸、松崎素道、野崎久義
  • 学会等名: 「マトリョーシカ型進化原理」平成２６年度全体班会議
  • 発表場所: 東京大学理学部２号館講堂（東京都・文京区）
  • 年月日: 2015-01-10
• [学会発表] “200 MY time Travel” for origin of female and male genders by driving the evolutionary time machine “colonial Volvocales (2014)
  • 著者名/発表者名: Nozaki, H.
  • 学会等名: (DBS Special Seminar, Division of Biological Sciences, University of Montana
  • 発表場所: University of Montana, Missoula, Montana, USA
  • 年月日: 2014-07-30
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 植物細胞感染性リケッチアの発見と研究の展開 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野崎 久義、松崎 素道、本郷 裕一、川舩 かおる
  • 学会等名: 第３回マトリョーシカ型生物学研究会
  • 発表場所: 神戸大学百年記念館六甲ホール（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2014-07-11
• [学会発表] 緑藻ボルボックスにおける植物感染性リケッチアの共生と遺伝子水平伝播 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川舩かおる、本郷裕一、浜地貴志、坂本智昭、倉田哲也、廣岡俊亮、宮城島進也、野崎久義
  • 学会等名: 第３回マトリョーシカ型生物学研究会
  • 発表場所: 神戸大学百年記念館六甲ホール（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2014-07-11
• [備考] 世界最高加速電圧の電子顕微鏡が明らかにした原始植物細胞の姿
  • URL: http://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2015/47.html