細胞内共生現象の分子生物学的・細胞生物学的研究

1993 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, 大学院・理学系研究科, 教授 (70012482)
• 研究分担者: 佐々木 哲彦 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (60235257) ; 山下 哲郎 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (20202377)
• キーワード: シャペロニン / エネルギー共役 / 分子進化 / グルタミン / 細胞内共生 / ツノアブラ族 / 共生体置換 / ヒスチジン・タンパク質キナーゼ

研究概要

1.シンビオニンは高エネルギーリン酸化合物を基質として自らをリン酸化する活性をもち、また、そのリン酸基を他の受容体に渡すリン酸基転移活性をもつ、一種のエネルギー共役タンパク質である。この意味では、シンビオニンは大腸菌等のシグナル伝達機構におけるtwo-component-systemを構成するヒスチジン・タンパク質キナーゼを想起させるが、今のところ両者にタンパク質としての相同性は認められない。
2.シンビオニンのリン酸化部位はHis-133と推定された。この部位はGroELではAla残基であり、きわめて保存度の高い周囲の配列とは対照的に、シンビオニンでは3連続塩基の置換によってこの部分にHisが創出されている。このことは、シンビオニンが少なくともこの部位においてはポジティブな選択によって新たな機能を獲得したことを示唆し、分子レベルの適応進化の可能性をうかがわせる。
3.共生体はグルタミンを利用して、ホストの不可欠アミノ酸を合成するが、その前段階としてグルタミンはまず菌細胞によってグルタミン酸とアンモニアに変えられてから共生体に吸収される。
4.アブラムシ科の昆虫のもつ共生体は単系統群に属し、代々垂直感染のみをくり返すことによって、ホストの多様化と平行して自らも多様化した証拠がある。しかし、ツノアブラ族のアブラムシだけは細胞内共生体をもたず、替りに脂肪体の細胞間に酵母様の真核性共生体をもつことが明かになった。この結果は、この族の多様化に先立って共生体の置換がおこったことを示すものと思われる。

研究成果

• [文献書誌] Minoru Kobayashi: "Breakdown of indirect flight muscles of alate aphids in relation to their flight,feeding and reproductive behavior." Journal of Insect Physiology. 39. 549-554 (1993)
• [文献書誌] Mizue Morioka: "Chaperonin produced by an intracellular symbiont is an energy-coupling protein with phosphotransferase activity." Journal of Biochemistry. 114. 246-250 (1993)
• [文献書誌] Tetsuhiko Sasaki: "Nitrogen recycling in the endosymbiotic system of the pea aphid,Acyrthosiphon pisum." Zoological Science. 10. 779-785 (1993)
• [文献書誌] Mizue Morioka: "Self-assembly of symbionin,a chaperonin of intracellular symbiont." Journal of Biochemistry. 114. 468-472 (1993)
• [文献書誌] Nancy A.Moran: "A molecular clock in endosymbiotic bacteria is calibrated using the insect host." Proceedings of Royal Society of London,Series B. 253. 167-171 (1993)
• [文献書誌] Hosami Harada: "Gut microbe closely related to its intracellular symbiont." BioSystems. 31. 185-191 (1993)