原始紅藻のゲノム解析に基づく真核生物の成立と進化に関する研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13206011
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 黒岩 常祥 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (50033353)
• 研究分担者: 佐藤 直樹 埼玉大学, 理学部, 教授 (40154075) ; 田中 寛 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 助教授 (60222113) ; 野崎 久義 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (40250104) ; 太田 にじ 埼玉大学, 理学部, 助手 (60257186)
• キーワード: Cyanidioschyzon merolae / 核ゲノム / ミトコンドリアゲノム / 真核生物の起源 / 真核植物の起源 / ゲノム解析

研究概要

本研究プロジェクトは平成13年度から始まった。シゾンのミトコンドリアと葉緑体のゲノムの全塩基配列は既に決定されていた為、これに加えて細胞核ゲノムの全塩基配列が決定されれば、ミトコンドリアや葉緑体などオルガネラの分裂・増殖機構、オルガネラの起源と進化に関係した真核生物や真核植物の起源、更に極限環境への適応機構など、真核生物としての基本的な機構が解明できると考えられた。しかしながら核ゲノムの全塩基配列を解読するにあたり、シゾンには物理的・遺伝的マップがほとんどなかったことから、WGSG法で解読を進めることにした。WGSG法でのシークエンシングと、データのアセンブル作業は、当初ゲノムサイズが14Mbpと予想されたことから、30万リード(ゲノム8×に相当)を読み、そこから928コンティグが構築した。その結果、ゲノムの総延長は約16.4Mbpで、パルスフィールド電気泳動(PFGE)法の結果より、2.4Mbp多かった。各コンティグについての染色体のアサインメントは、主にPFGEで分けられた染色体へのサザンにより行った。その結果、PFGEのバンドには一部重複があることが判明し、染色体数は20本で従来の予想より3本多かった。コンティグの整列化、ギャップ埋めはインサートサイズ100kbpと50kbpのBACライブラリのエンドシーケンスを参照し、主にPCRによって進め、ほぼ埋まりつつある。また完全長cDNAの解析の結果、約5500の遺伝子について発現が確認された。アノテーションはBLAST, KEGG, COG, ESTなどの情報に基づいて行い、約6000の遺伝子を推定した。
以上の結果をまとめると、(1)ゲノムサイズは16.4Mbp、(2)染色体数は20本、(3)遺伝子数は約6000、(4)発現している遺伝子数は約5500であることが明らかとなった。また、複数の遺伝子を使って分子系統解析を行なった結果では、シゾンが真核生物でも最も早く分岐した、恐らぐ最古の真核生物であるごとが示唆された。

研究成果

• [文献書誌] Kabeya, Y., Hashimoto, K., et al.: "Identification and characterization of two phage-type RNA polymerase cDNAs in the moss Physcomitrella patens"Plant Cell Physiol.. 43. 245-255 (2002)
• [文献書誌] Sekine, K., Hase, T., Sato, N.: "Reversible DNA compaction by sulfite reductase regulates transcriptional activity of chloroplast nucleoids"J.Biol.Chem.. 277. 24399-24404 (2002)
• [文献書誌] Nozaki, H., Takahara, M.et al.: "Evolution of rbcL group IA introns and intron open reading frames within the colonial Volvocales (Chlorophyceae)"Mol.Phylog.Evol.. 23. 326-338 (2002)
• [文献書誌] Nozaki, H., Onishi, K.et al.: "Differences in pyrenoid morphology are correlated with differences in the rbcl gene of members of the Chloromonas lineage"J.Mol.Evol.. 55. 414-430 (2002)
• [文献書誌] Inada, N., Sakai, A., et al.: "Three-dimensional progression of programmed death in the rice coleoptile"Int.Rev.Cytol.. 218. 221-253 (2002)
• [文献書誌] Kobayashi, T., Takahara, M., et al.: "Detection and localization of a chloroplast-encoded HU-like protein that may organize chloroplast nucleoids"Plant Cell. 14. 1579-1589 (2002)