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2013 年度 実績報告書

ミトコンドリア・色素体以外の共生オルガネラ成立過程の解明

計画研究

研究領域マトリョーシカ型進化原理
研究課題/領域番号 23117006
研究機関筑波大学

研究代表者

稲垣 祐司  筑波大学, 生命環境系, 准教授 (50387958)

研究分担者 小保方 潤一  京都府立大学, 生命環境科学研究科(系), 教授 (50185667)
神川 龍馬  京都大学, 地球環境学堂, 助教 (40627634)
研究期間 (年度) 2011-07-25 – 2016-03-31
キーワードオルガネラ進化 / ゲノム進化 / 共生 / 光合成 / 窒素固定
研究概要

Rhopalodia科珪藻Epithemia turgida楕円体ゲノムに関する論文を執筆、投稿した。Rhopalodia gibberulaの細胞を培養しRNAを抽出した後、イルミナHi-seq2000を用いて網羅的転写物解析(RNA-seq)を行い、合計約32 Gbpの配列を取得し、58,457の推定タンパク質配列を取得した。現在このRNA-seqデータ中に、楕円体ゲノムから珪藻ゲノムに転移した遺伝子(Endosymbiotic gene transfer; EGT遺伝子)の候補を探索している。それと並行して、R. gibberulaの楕円体ゲノムの完全解読を目指し、培養細胞から楕円体の精製を開始した。
P. chromatophora MYN1株の培地に混入バクテリアとそれに由来する核酸を除去し、MYN1株の核酸を高度に精製・調製する方法を開発した。その核酸サンプルを、Hi-seq2000を用いたRNA-seq、網羅的転写開始点解析(TSS-seq)、有色体及び核のゲノム解析に供した。ゲノム解析から、MYN1株のゲノムサイズは約1Gbと推定され、また共生多ゲノムの完全解読に成功した(約 1Mbp)。またRNA-seqデータ中にEGT遺伝子を探索し、これまで検出されていなかった10種のEGT遺伝子を同定した。
楕円体の起源となったシアノバクテリアを同定するため、16S rRNA遺伝子塩基配列を用いた分子系統解析を行い、楕円体がCyanothece属、Aphanothece属、Aphanocapsa属、Gloeocapsa属、Gloeothece属のいずれかから進化したことが分かった。さらに、このグループは楕円体を含めた6つの大きなクレードA-Eおよび楕円体クレードに分けられた。しかし、rRNA系統解析では楕円体の起源を精度よく同定できなかったため、クレードA-Eのゲノム解読を行った。ゲノムデータがないクレードBに属するCyanothece sp. NKBG520001株のゲノム解読に取り組み、3.4 Gbの塩基配列を取得した。

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

Rhopalodia科珪藻類に関する解析でボトルネックであった培養株の確立に成功し、その培養株(R. gibberula)から網羅的発現遺伝子データの取得、楕円体ゲノム解読への足掛かりができ。計画はおおむね順調に進んでいる。
Paulinella chromatophoraの解析に関しては、網羅的発現遺伝子データの取得と共生に伴ぅった遺伝子転移の全容把握、使用している培養株の有色体ゲノムの完全解読が完了した。また核ゲノムデータも取得も進んでおり、計画通りであるといえる。
楕円体に直近な自由生活性シアノバクテリアとしてCyanothece sp. NKBG520001株のゲノム解読にめどが立ち、順調に研究は進んでいる。

今後の研究の推進方策

R. gibberulaの楕円体ゲノム解読を行い、H25年度に行ったR. gibberulaゲノムからのRNA-seqデータと統合し、楕円体から宿主(珪藻)ゲノムに転移した遺伝子の探索を行う。また楕円体に局在するタンパク質を網羅的に同定することを目指し、R. gibberula楕円体精製を開始する。
Paulinella chromatophoraについては核ゲノムの完全解読を目指し、メイトペア法やfosmidライブラリー等を用いて残されているgapを埋める。また昨年度に取得したデータを解析し、共生に伴う遺伝子転移の様式や、発現制御配列の性質とその獲得様式等の解析を進める。
楕円体に直近な自由生活性シアノバクテリアとしてCyanothece sp. NKBG520001株のゲノム解読を進め、ゲノム全長を決定する。

  • 研究成果

    (38件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (32件) (うち招待講演 9件)

  • [雑誌論文] Gene content evolution in discobid mitochondria deduced from the phylogenetic position and complete mitochondrial genome of Tsukubamonas globosa.2014

    • 著者名/発表者名
      Kamikawa R, Kolisko M, Nishimura Y, Yabuki A, Brown MW, Ishikawa SA, Ishida K, Roger AJ, Hashimoto T, Inagaki Y
    • 雑誌名

      Genome Biology and Evolution

      巻: 6 ページ: 305-315

    • DOI

      10.1093/gbe/evu015

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ppdb: Plant Promoter Database ver. 3.02014

    • 著者名/発表者名
      Hieno A, Naznin A, Hyakumachi M, Sakurai T, Tokizawa M, Koyama H, Sato N, Nishiyama T, Hasebe H, Zimmer AD, Lang D, Resk R, Rensing S, Obokata J, Yamamoto YY
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 42 ページ: D1188-D1192

    • DOI

      10.1093/nar/gkt1027

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Parallel re-modeling of EF-1α function in eukaryotic evolution: Divergent, low-expressed EF-1α genes co-occur with EFL genes in diverse distantly related eukaryotes.2013

    • 著者名/発表者名
      Kamikawa R, Brown MW, Nishimura Y, Sako Y, Heiss AA, Yubuki N, Gawryluk R, Simpson AGB, Roger AJ, Hahimoto T, Inagaki Y
    • 雑誌名

      BMC Evolutionary Biolology

      巻: 13 ページ: ―

    • DOI

      10.1186/1471-2148-13-131

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification of a bacteria-like ferrochelatase gene in Strongyloides venezuelensis, an animal parasitic nematode.2013

    • 著者名/発表者名
      Nagayasu E, Ishikawa S, Taketani S, Ooka T, Chakraborty G, Yoshida A, Inagaki Y, Hayashi T, Maruyama H
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 8 ページ: ―

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0058458

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ardenticatena maritima gen. nov., sp. nov., a ferric iron- and nitrate-reducing bacterium of the phylum Chloroflexi isolated from an iron-rich coastal hydrothermal field, and description of Ardenticatenia classis nov.2013

    • 著者名/発表者名
      Kawaichi S, Itoh N, Kamikawa R, Sugawara T, Yoshida T, Sako Y
    • 雑誌名

      International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology

      巻: 63 ページ: 2992-3002

    • DOI

      10.1099/ijs.0.046532-0

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pentatricopeptide repeat proteins involved in plant organellar RNA editing.2013

    • 著者名/発表者名
      Yagi Y, Tachikawa M, Noguchi H, Satoh S, Obokata J, Nakamura T
    • 雑誌名

      RNA Biology

      巻: 10 ページ: 1-7

    • DOI

      10.4161/rna.24908

    • 査読あり
  • [学会発表] フォルニカータ生物群におけるミトコンドリア関連オルガネラ標的シグナルの分子進化.2014

    • 著者名/発表者名
      久米慶太郎、高林舜、森田幸之介、神川龍馬、稲垣祐司、橋本哲男
    • 学会等名
      第83回日本寄生虫学会
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛県松山市)
    • 年月日
      20140327-20140328
  • [学会発表] In vitro RNA 編集におけるRNA 結合タンパク質の経時変化2014

    • 著者名/発表者名
      立川誠,長谷川綾香,八木祐介,高林厚史,種村尚典,溝田香織,諏佐瑞穂,野村明子,阪本康司,石浦正寛,若杉達也、中村崇裕,小保方潤一
    • 学会等名
      第55回日本植物生理学会
    • 発表場所
      富山大学五福キャンパス(富山県富山市)
    • 年月日
      20140318-20140320
  • [学会発表] 有殻アメーバPaulinella chromatophoraにおけるシアネレから核に転移した遺伝子群の解析2014

    • 著者名/発表者名
      松尾充啓、潟端篤、佐藤壮一郎、松崎素道、松本拓也、鶴岡愛、野村真未、壁谷如洋、中山卓郎、宮城島進也、石田健一郎、小保方潤一
    • 学会等名
      第55回日本植物生理学会
    • 発表場所
      富山大学五福キャンパス(富山県富山市)
    • 年月日
      20140318-20140320
  • [学会発表] 緑藻由来葉緑体をもつ渦鞭毛藻における葉緑体型gapdh遺伝子の進化.2014

    • 著者名/発表者名
      松尾恵梨子、中山卓郎、神川龍馬、谷藤吾朗、皿井千裕、高橋和也、岩滝光儀、稲垣祐司
    • 学会等名
      第38回日本藻類学会
    • 発表場所
      東邦大学習志野キャンパス(千葉県船橋市)
    • 年月日
      20140315-20140316
  • [学会発表] Rhopalodia科珪藻における細胞内共生シアノバクテリアのゲノム縮小進化.2014

    • 著者名/発表者名
      中山卓郎、神川龍馬、谷藤吾朗、Archibald JM、稲垣祐司
    • 学会等名
      第38回日本藻類学会
    • 発表場所
      東邦大学習志野キャンパス(千葉県船橋市)
    • 年月日
      20140315-20140316
  • [学会発表] non-homogeneous置換モデルを搭載した系統解析プログラムのMPI/OpenMPハイブリッド並列化:大規模遺伝子配列データセットへの適用に向けて2014

    • 著者名/発表者名
      石川奏太、中尾昌広、稲垣祐司、橋本哲男、佐藤三久
    • 学会等名
      HPC2014
    • 発表場所
      一橋大学(東京都国立市)
    • 年月日
      20140107-20140108
  • [学会発表] 嫌気環境下におけるミトコンドリアの縮退進化:フォルニカータ生物群を例に2013

    • 著者名/発表者名
      神川龍馬
    • 学会等名
      第36回日本分子生物学会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市中央区)
    • 年月日
      20131203-20131206
    • 招待講演
  • [学会発表] ATG開始コドン欠損型の偽遺伝子化はゲノム上で転写領域の消失を引き起こす2013

    • 著者名/発表者名
      佐藤壮一郎、松尾充啓、松崎素道、山本義治、小保方潤一
    • 学会等名
      第36回日本分子生物学会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市中央区)
    • 年月日
      20131203-20131206
  • [学会発表] 葉緑体のC-to-U RNA編集活性はRNaseによって失活する2013

    • 著者名/発表者名
      立川誠、長谷川綾香、八木裕輔、高林厚、種村尚典、溝田香織、諏佐瑞穂、野村明子、中村崇裕、若杉達也、  小保方潤一
    • 学会等名
      第36回日本分子生物学会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市中央区)
    • 年月日
      20131203-20131206
  • [学会発表] "王道"から外れた葉緑体進化:渦鞭毛藻類や珪藻類を例に2013

    • 著者名/発表者名
      神川龍馬
    • 学会等名
      藻類懇話会
    • 発表場所
      奈良女子大学(奈良県奈良市)
    • 年月日
      20131109-20131109
    • 招待講演
  • [学会発表] 独自の光合成シアノバクテリア共生体を持つ有殻アメーバPaulinella chromatophoraにおけるテトラピロール合成系の進化.2013

    • 著者名/発表者名
      西村祐貴、野村真未、石田健一郎、小保方潤一、橋本哲男、稲垣祐司
    • 学会等名
      日本植物学会第77回大会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
    • 年月日
      20130913-20130915
  • [学会発表] 窒素固定オルガネラ? - 珪藻細胞内共生シアノバクテリアに見るゲノム縮小進化2013

    • 著者名/発表者名
      中山卓郎、神川龍馬、谷藤吾朗、Archibald JM、稲垣祐司
    • 学会等名
      第15回日本進化学会
    • 発表場所
      筑波大学(茨城県つくば市)
    • 年月日
      20130828-20130830
    • 招待講演
  • [学会発表] 独自の光合成シアノバクテリア共生体を持つ有殻アメーバPaulinella chromatophoraにおけるテトラピロール合成系の進化.2013

    • 著者名/発表者名
      西村祐貴、野村真未、中山卓郎、石田健一郎、小保方潤一、橋本哲男、稲垣祐司
    • 学会等名
      第15回日本進化学会
    • 発表場所
      筑波大学(茨城県つくば市)
    • 年月日
      20130828-20130830
  • [学会発表] 紅(アカ)からミドリへのお色直し―渦鞭毛藻類における緑藻類由来葉緑体の獲得―2013

    • 著者名/発表者名
      皿井千裕、神川龍馬、高橋和也、稲垣祐司、岩滝光儀
    • 学会等名
      第15回日本進化学会
    • 発表場所
      筑波大学(茨城県つくば市)
    • 年月日
      20130828-20130830
    • 招待講演
  • [学会発表] 真正細菌由来翻訳終結因子パラログにおける相同組換えの検出2013

    • 著者名/発表者名
      石川奏太、神川龍馬、稲垣祐司
    • 学会等名
      第15回日本進化学会
    • 発表場所
      筑波大学(茨城県つくば市)
    • 年月日
      20130828-20130830
  • [学会発表] Karenia属渦鞭毛藻における進化的起源の異なる葉緑体型GAPDHの進化と細胞内局在2013

    • 著者名/発表者名
      松尾恵梨子、神川龍馬、矢崎裕規、田原 美智留、佐倉孝哉、永宗喜三郎、稲垣祐司
    • 学会等名
      第15回日本進化学会
    • 発表場所
      筑波大学(茨城県つくば市)
    • 年月日
      20130828-20130830
    • 招待講演
  • [学会発表] Fornicata生物のミトコンドリア関連オルガネラタンパク質におけるmatrix targeting signal.2013

    • 著者名/発表者名
      久米慶太郎、高林舜、森田幸之介、神川龍馬、稲垣祐司、橋本哲男
    • 学会等名
      第15回日本進化学会
    • 発表場所
      筑波大学(茨城県つくば市)
    • 年月日
      20130828-20130830
  • [学会発表] Possible roles of ATG initiation codon in the maintenance and alteration of the transcriptome in the plant genome: hints for elucidating the molecular basis of EGT.2013

    • 著者名/発表者名
      Satoh S, Matsuo M, Kudo H, Yamamoto YY, Obokata J
    • 学会等名
      12th International Colloquium on Endocytobiology and Symbiosis
    • 発表場所
      Dalhousie University, Halifax, Canada
    • 年月日
      20130818-20130822
  • [学会発表] Morphologies and phylogenetic characteristics of two novel dinoflagellates with green-colored chloroplasts.2013

    • 著者名/発表者名
      Sarai C, Takahasi K, Kamikawa R, Inagaki Y, Iwataki M
    • 学会等名
      10th International Congress of Phycology
    • 発表場所
      Oland, Florida, USA
    • 年月日
      20130804-20130810
  • [学会発表] An intron-rich mitochondrial cox1 gene of the katablepharid Roombia sp. NY0200.2013

    • 著者名/発表者名
      Nishimura Y, Kamikawa R, Hirasawa T, Yubuki N, Hashimoto T, Inagaki Y
    • 学会等名
      International Congress of Protistology (ICOP) XIV
    • 発表場所
      Westin Bayshore Hotel, Vancouver, Canada
    • 年月日
      20130728-20130803
  • [学会発表] The genes encoding EF-1α and EFL genes co-exist in diverse distantly related eukaryotes.2013

    • 著者名/発表者名
      Inagaki Y, Kamikawa R, Brown M, Nishimura Y, Sako Y, Heiss AA, Yubuki N, Gawryluk R, Simpson AGB, Roger AJ, Hashimoto T
    • 学会等名
      International Congress of Protistology (ICOP) XIV
    • 発表場所
      Westin Bayshore Hotel, Vancouver, Canada
    • 年月日
      20130728-20130803
  • [学会発表] Pedinophyte-origin of the non-canonical plastids in the dinoflagellate genus Lepidodinium.2013

    • 著者名/発表者名
      Inagaki Y, Kamikawa R, Matsumoto T
    • 学会等名
      International Congress of Protistology (ICOP) XIV
    • 発表場所
      Westin Bayshore Hotel, Vancouver, Canada
    • 年月日
      20130728-20130803
  • [学会発表] Morphological identities of two MAST-13 (marine stramenopile) environmental sequence clades.2013

    • 著者名/発表者名
      Yubuki N, Panek T, Yabuki A, Cepicka I, Takishita K, Inagaki Y, Leander BS
    • 学会等名
      International Congress of Protistology (ICOP) XIV
    • 発表場所
      Westin Bayshore Hotel, Vancouver, Canada
    • 年月日
      20130728-20130803
  • [学会発表] Progress in placing newly discovered protist lineages in the deep tree of eukaryotes: Tskuubamonas globosa and Palpitomonas bilix.2013

    • 著者名/発表者名
      Inagaki Y
    • 学会等名
      International Congress of Protistology (ICOP) XIV
    • 発表場所
      Westin Bayshore Hotel, Vancouver, Canada
    • 年月日
      20130728-20130803
    • 招待講演
  • [学会発表] The origin of the Giardia mitosome demystified: comparative analyses of predicted organellar proteomes across free-living and parasitic metamonads.2013

    • 著者名/発表者名
      Kolisko M, Kamikawa R, Andersson JO, Hashimoto T, Inagaki Y, Simpson AGB, Roger AJ
    • 学会等名
      International Congress of Protistology (ICOP) XIV
    • 発表場所
      Westin Bayshore Hotel, Vancouver, Canada
    • 年月日
      20130728-20130803
  • [学会発表] Reductive evolution of mitochondrion-related organelles in a monophyletic lineage2013

    • 著者名/発表者名
      Kamikawa R
    • 学会等名
      International Symposium on Matryoshka-type Evolution of Eukaryotic Cells
    • 発表場所
      ホテル京都ガーデンパレス(京都市上京区)
    • 年月日
      20130725-20130726
    • 招待講演
  • [学会発表] 葉緑体のC-to-U RNA編集活性はRNaseによって失活する2013

    • 著者名/発表者名
      立川誠、長谷川綾香、高林厚史、種村尚典、溝田香織、諏佐瑞穂、野村明子、若杉達也、小保方潤一
    • 学会等名
      第15回日本RNA学会年会
    • 発表場所
      県民文化会館・ひめぎんホール(愛媛県松山市)
    • 年月日
      20130724-20130726
  • [学会発表] 新奇生物種の単離と大規模分子系統解析が解明(?)する真核生物の多様性と系統関係.2013

    • 著者名/発表者名
      稲垣祐司
    • 学会等名
      お茶の水大学大学院生命情報学副専攻公開セミナー・第39回バイオインフォマティックスへの招待
    • 発表場所
      お茶の水女子大学(東京都文京区)
    • 年月日
      20130627-20130627
    • 招待講演
  • [学会発表] Efficient parallelization of the maximum-likelihood phylogenetic inference with the non-homogeneous substitution model.2013

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa S, Inagaki Y, Hashimoto T, Sato M
    • 学会等名
      Evolution 2013
    • 発表場所
      Meeting and Conference Center,Snowbird,Utah,USA
    • 年月日
      20130621-20130625
  • [学会発表] The enigmatic discobid Tsukubamonas globosa: phylogenomic analysis and mitochondrial genome sequence.2013

    • 著者名/発表者名
      Inagaki Y
    • 学会等名
      Integrated Microbial Biodiversity Program meeting, Canadian Institute for Advanced Research
    • 発表場所
      Four Seasons Hotel,Whistler,Canada
    • 年月日
      20130514-20130517
  • [学会発表] The genes encoding elongation factor 1α and elongation factor-like protein co-exist in distantly related eukaryotic genomes.2013

    • 著者名/発表者名
      Inagaki Y
    • 学会等名
      Integrated Microbial Biodiversity Program meeting, Canadian Institute for Advanced Research
    • 発表場所
      Four Seasons Hotel,Whistler,Canada
    • 年月日
      20130514-20130517
  • [学会発表] Pedinophytes are easy: Origin and diversity of green-colored plastids in dinoflagellates.2013

    • 著者名/発表者名
      Kamikawa R
    • 学会等名
      Integrated Microbial Biodiversity Program meeting, Canadian Institute for Advanced Research
    • 発表場所
      Four Seasons Hotel,Whistler,Canada
    • 年月日
      20130514-20130517
    • 招待講演

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公開日: 2015-05-28  

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