クロマチン免疫沈降法を利用した色素体分化機構の解析

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24770037
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 華岡 光正 千葉大学, 園芸学研究科, 准教授 (30508122)
• キーワード: 色素体分化 / 葉緑体 / ChIP法 / シグマ因子 / T87細胞

研究概要

高等植物の色素体は、光合成組織では葉緑体、貯蔵組織ではアミロプラストやクロモプラストなど、多様に分化することが知られており、それぞれの色素体に特徴的な遺伝子の発現調節が重要である。成長初期の植物では、光に依存した葉の発達に伴って、細胞中の色素体は未分化な原色素体から葉緑体へと分化するが、この過程においては、核ゲノムと葉緑体ゲノムに分かれてコードされる遺伝子群の協調的な発現が必須である。これまでに、葉緑体分化に関わる様々な転写制御因子が報告されているが、それらによる調節メカニズムの全体像の理解には至っていない。本研究では、シロイヌナズナの葉緑体RNAポリメラーゼの調節サブユニットとして転写制御に関与する6種のシグマ因子のうち、特に葉緑体分化に深く関わるSIG2とSIG6に着目し、これらの役割分担や各々の特異的な機能の解明を目指した。
本研究では葉緑体分化のプロセスをより詳細に調べるため、均一なサンプルを得やすく、経時的な回収が容易なシロイヌナズナの葉組織に由来するT87培養細胞を材料とし、初年度までに明暗処理による可逆的な分化誘導系を構築した。葉緑体分化過程における様々な遺伝子発現量の変化をノザン解析により調べた結果、核遺伝子であるSIG2とSIG6に加えて、葉緑体の光合成遺伝子であるpsbD やrbcLの発現が活性化することを見いだした。また、SIG2とSIG6のC末端にFLAGタグを付加した形質転換T87細胞を構築し、クロマチン免疫沈降（ChIP）法を用いてin vivoにおけるシグマ因子-プロモーター間の結合レベルを調べた結果、SIG2の発現上昇とターゲットプロモーターへの結合レベルの変化に相関が見られた。しかしながら、SIG2とSIG6の発現時期が重複しているなど、新たな問題点も見受けられ、この系を用いた詳細な解析にはさらなる条件検討が必要であると考えられた。

研究成果

• [雑誌論文] 植物が葉緑体に「時」の情報を伝えるメカニズム (2014)
  • 著者名/発表者名: 華岡光正
  • 雑誌名: バイオサイエンスとインダストリー 巻: Vol. 72, No. 2 ページ: 125-126
  • URL: http://www.jba.or.jp/pc/archive/2014/vol72_no2.html
• [雑誌論文] The circadian regulation of photosynthesis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Dodd AN, Kusakina J, Hall A, Gould PD, Hanaoka M.
  • 雑誌名: Photosynth Res. 巻: 1 ページ: 181-190
  • DOI: 10.1007/s11120-013-9811-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sense transgene-induced post-transcriptional gene silencing in tobacco compromises the splicing of endogenous counterpart genes. (2014)
  • 著者名/発表者名: Shin MR, Natsuume M, Matsumoto T, Hanaoka M, Imai M, Iijima K, Oka S, Adachi E, Kodama H.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 9 ページ: e87869
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0087869
  • 査読あり
• [雑誌論文] ChIP法を用いた葉緑体光合成遺伝子の転写制御解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 華岡光正
  • 雑誌名: 光合成研究 巻: Vol. 23, No. 3 ページ: 107-110
  • URL: http://photosyn.jp/journal/kaiho68.pdf
  • 査読あり
• [雑誌論文] Circadian control of chloroplast transcription by a nuclear-encoded timing signal. (2013)
  • 著者名/発表者名: Noordally ZB, Ishii K, Atkins KA, Wetherill SJ, Kusakina J, Walton EJ, Kato M, Azuma M, Tanaka K, Hanaoka M, Dodd AN.
  • 雑誌名: Science 巻: 339 ページ: 1316-1319
  • DOI: 10.1126/science.1230397
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mitochondrial localization of ferrochelatase in a red alga Cyanidioschyzon merolae. (2013)
  • 著者名/発表者名: Watanabe S, Hanaoka M, Ohba Y, Ono T, Ohnuma M, Yoshikawa H, Taketani S, Tanaka K.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 5 ページ: 1289-1295
  • DOI: 10.1093/pcp/pct077
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of four nuclear-encoded plastid RNA polymerase sigma factor genes in the liverwort Marchantia polymorpha: blue-light- and multiple stress-responsive SIG5 was acquired early in the emergence of terrestrial plants. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kanazawa T, Ishizaki K, Kohchi T, Hanaoka M, Tanaka K.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 54 ページ: 1736-1748
  • DOI: 10.1093/pcp/pct119
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nuclear-encoded chloroplast RNA polymerase sigma factor SIG2 activates chloroplast-encoded phycobilisome genes in a red alga, Cyanidioschyzon merolae. (2013)
  • 著者名/発表者名: Fujii G, Imamura S, Hanaoka M, Tanaka K.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 巻: 587 ページ: 3354-3359
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2013.08.031
  • 査読あり
• [学会発表] 葉緑体の分化・発達に伴った光合成遺伝子の転写制御
  • 著者名/発表者名: 安間美里、木山貴史、加藤麻衣子、江波和彦、田中寛、華岡光正
  • 学会等名: 第4回光合成学会・シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] 概日時計シグナルによる葉緑体遺伝子の転写調節
  • 著者名/発表者名: 石井健雄、加藤麻衣子、Zeenat B. Noordally、Kelly A. Atkins、Jelena Kusakina、東美由紀、田中寛、Antony N. Dodd、華岡光正
  • 学会等名: 第4回光合成学会・シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] Roles of the possible photosensory two-component system in the chloroplasts of Cyanidioschyzon merolae.
  • 著者名/発表者名: Mitsumasa Hanaoka, Takayuki Kawakami, Daichi Satoh, Hiroyuki Ando, Gaku Fujii, Sousuke Imamura and Kan Tanaka
  • 学会等名: International Symposium of Plant Photobiology (ISPP) 2013 conference
  • 発表場所: The University of Edinburgh, UK
  • 招待講演
• [学会発表] Endosymbiotic evolution of light responses in chloroplasts.
  • 著者名/発表者名: Mitsumasa Hanaoka, Takayuki Kawakami, Daichi Satoh, Hiroyuki Ando, Misato Anma, Gaku Fujii, Sousuke Imamura and Kan Tanaka
  • 学会等名: The 12th International Colloquium on Endocytobiology and Symbiosis
  • 発表場所: Halifax University, Canada
  • 招待講演
• [学会発表] RNAサイレンシングにともなうスプライシングへの干渉作用について
  • 著者名/発表者名: 申美來、松本貴嗣、華岡光正、今井美咲、飯島健、児玉浩明
  • 学会等名: 第31回日本植物細胞分子生物学会大会・シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] 単細胞紅藻シゾンの葉緑体光応答と転写制御機構
  • 著者名/発表者名: 佐藤大地、安藤洸幸、小倉駿佑、藤井岳、今村壮輔、田中寛、華岡光正
  • 学会等名: 第77回日本植物学会大会
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] 葉緑体分化過程におけるプラスチドシグナルに依存した遺伝子発現制御
  • 著者名/発表者名: 江波和彦、木山貴史、上原浩一、華岡光正
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
• [学会発表] 色素体分化と概日時計機構を支える核と葉緑体間のシグナル伝達
  • 著者名/発表者名: 華岡光正
  • 学会等名: 第16回植物オルガネラワークショップ
  • 発表場所: 富山大学
  • 招待講演
• [学会発表] 概日リズム情報の共有に関わる核と葉緑体間のシグナル伝達
  • 著者名/発表者名: 石井健雄、加藤麻衣子、Zeenat B. Noordally、Kelly A. Atkins、Jelena Kusakina、東美由紀、田中寛、Antony N. Dodd、華岡光正
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] シロイヌナズナ培養細胞におけるアミロプラスト分化機構の解析
  • 著者名/発表者名: 恩田和幸、江波和彦、華岡光正
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] Cyanidioschyzon merolaeの光応答転写制御における二成分制御系の役割
  • 著者名/発表者名: 安藤洸幸、小倉駿佑、佐藤大地、藤井岳、今村壮輔、田中寛、五十嵐雅之、内海龍太郎、華岡光正
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学
• [学会発表] シロイヌナズナT87培養細胞の葉緑体分化に際した転写制御の解析
  • 著者名/発表者名: 木山貴史、江波和彦、上原浩一、華岡光正
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学