| 研究課題/領域番号 |
20K15812
|
|---|
| 研究機関 | 茨城大学 |
|---|
研究代表者 |
小林 優介 茨城大学, 理工学研究科(理学野), 助教 (20800692)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| キーワード | 葉緑体DNA / 母性遺伝 / クラミドモナス |
|---|
| 研究実績の概要 |
葉緑体DNAは多くの生物において母親からのみ遺伝することが知られている（母性遺伝）。本研究は同型配偶子で生殖を行う単細胞性緑藻クラミドモナスを材料に、葉緑体DNAの母性遺伝機構を明らかにすることを目的する。これまで、クラミドモナスの葉緑体DNAの母性遺伝は、接合直後にオス由来の葉緑体DNAが選択的に分解されることで引き起こされると考えられてきた。それに加え、研究代表者はメスの葉緑体ＤＮＡがオス由来の葉緑体DNAに組換えられることを抑制され（組換え抑制）、特定のメス葉緑体DNAが何度も鋳型となり複製されること（選択的複製）で母性遺伝がさらに保障されている可能性に注目した。
クラミドモナスは雌雄の配偶子を混合すると、約30分後には80%以上の細胞が接合する。しかし、接合しない細胞が多少存在することで、実験結果にノイズが生じ、母性遺伝と葉緑体DNAの複製・組換えの関係を理解することが難しくなる。そこで初年度では、先端を熱して引き延ばしたパスツールピペットで、顕微鏡下の接合子を無傷で分取する系を立ち上げた。これによって、一細胞の接合子における雌雄の葉緑体DNAの遺伝を追うことが可能になった。また今年度は、葉緑体DNAの組換えに関する変異体や葉緑体局在のDNAメチル化酵素の変異体も作出することができた。今後これらの変異体と一細胞単離技術を組み合わせ、雌雄の葉緑体DNAの運命を追跡することで、葉緑体DNAの組換え抑制と選択的複製が、母性遺伝を保障するのか調べることが可能になった。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
バクテリアや細胞核のＤＮＡ修復および複製に関わる因子に相当する多くのものは葉緑体において未同定である。申請者はこれまで、葉緑体DNAの修復・複製に関わる因子に異常をきたすと葉緑体核様体（DNA-タンパク質複合体）の形態が異常を示すことを発見していた。そこで、本年度は上記の研究に加え、薬剤耐性遺伝子のランダムタギングによる変異体プールを作成し、蛍光顕微鏡観察によって葉緑体核様体の形態に異常を示す変異体をスクリーニングし、複数の変異体を単離することができた。これらの変異体は、葉緑体ジャイレース特異的阻害剤であるノボビオシンに高感受性を示すことから葉緑体DNAの複製に関わる遺伝子に変異を持つ可能性が高いと考えられる。今後、これらの変異体の解析を通して、葉緑体DNAの複製機構を明らかにし、さらに選択的複製に関する知見を得ることが期待される。この成果は、当初の計画を上回るものであると思われる。
|
| 今後の研究の推進方策 |
葉緑体DNAの組換え・メチル化に関わる遺伝子の変異体と一細胞分取技術を用いて、葉緑体母性遺伝と葉緑体DNAの組換え抑制・選択的複製の関係を明らかにする。また、新規に単離した葉緑体核様体形態に異常を示す変異体の解析を行い、葉緑体DNA複製機構の理解を深める。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナ禍で米国からの変異体到着がおくれ、解析に関わる消耗品があまり使用されずに、予算が残った。現在は、株が届いており、消耗品を購入し解析を行う。
|
