細胞内共生現象の分子生物学的・細胞生物学的研究

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03454020
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 石川 統 東京大学, 理学部, 教授 (70012482)
• 研究分担者: 佐々木 哲彦 東京大学, 理学部, 助手 (60235257) ; 山下 哲郎 東京大学, 理学部, 助手 (20202377)
• キーワード: シャペロニン / リン酸化 / エネルギー共役 / グルタミン / 窒素再循環系 / 細胞内共生 / 消化共生

研究概要

1.アブラムシ共生体が細胞内で選択的に合成する、シャベロニンの一種であるシンビオニンの性質を詳しく調べた。その結果、このタンパク質はATPの存在下で自らをリン酸化する活性をもつとともに、そのリン酸基を他の基質へ渡す、エネルギー共役タンパク質であることが明らかになった。また、リン酸化シンビオニンはリン酸化前に比べて高いシャベロン活性をもつことが示唆された。
2.アブラムシは自らの代謝系を通じて窒素老廃物をグルタミンおよびアスパラギンのかたちに換える。細胞内共生体をもたないと、これらのアミノ酸を甘露中に排出するが、それが存在すると、これらのアミノ酸は必須アミノ酸を含む、利用可能な窒素化合物へ転換されることが明らかになった。この系は同じく細胞内共生体を利用するゴキブリの窒素再循環系が、昆虫の通常の窒素排出物である尿酸を出発物質としているのに比べ、より効率が高いものと思われる。
3.アブラムシは細胞内共生体の他に、消化管内に2種の腸内細菌をもっている。これらは培養が可能で、rDNAの構造比較からこのうちの1つは大腸菌と細胞内共生体の中間の性質をもつことが示唆された。また、この腸内細菌の最適成育温度は大腸菌に比べて役10℃低く、宿主の成育温度への適応がうかがわれた。これらの結果は、細胞内共生が消化共生に進化的起原をもつという従来の見解に、初めて分子生物学的根拠を与えたものと言えよう。

研究成果

• [文献書誌] O-Yu Kwon: "Unique structure in the intergenic and 5'external transcribed spacer of rDNA from the pea aphid, Acyrthosiphon pisum." European Journal of Biochemistry. 206. 935-940 (1992)
• [文献書誌] Takema Fukatsu: "A novel eukaryotic extracellular symbiont in an aphid, Astegopteryx styraci (Homoptera) Aphididae, Hormaphidinae)" Journal of Insect Physiology. 38. 763-773 (1992)
• [文献書誌] Takema Fukatsu: "Soldier and male of an eusocial aphid Colophina arma lack endosymbiont: Implication for physiological and evolutionary interaction between host and symbiont." Journal of Insect Physiology. 38. 1033-1042 (1992)
• [文献書誌] O-Yu Kwon: "Nucleotide sequence and presumed secondary structure of the internal transcribed spacers of rDNA of the pea aphid, Acyrthosiphon pisum." Comparative Biochemistry and Physiology. 103B. 651-655 (1992)
• [文献書誌] Chiaki Ohtaka: "Accumulation of adenine and thymine in a groE homologous operon of an intracellular symbiont." Journal of Molecular Evolution. (1993)
• [文献書誌] Takema Fukatsu: "Occurence of chaperonin 60 and chaperonin 10 in primary and secondary symbiont of aphids: Implications for evolution of endosymbiotic system in aphids." Journal of Molecular Evolution. (1993)
• [文献書誌] 石川 統: "生物科学入門コース1 遺伝子の生物学" 岩波書店, 174 (1992)