研究課題
葉緑体やミトコンドリアなどのオルガネラは独自のDNAをもち、このDNAはDNAポリメラーゼなどのいくつかの酵素から構成される複製装置により複製されている。シロイヌナズナにおいては、ゲノム複製装置構成酵素が葉緑体とミトコンドリアでほぼ同一であることがわかっているが、その他の植物や藻類においては、まだあまり研究が進んでいない。私は、オルガネラのDNAポリメラーゼが、真核生物の進化の過程において、何度か異なるタイプの酵素に入れ替わった可能性があるという説を提唱しているが、このような現象は他の複製関連酵素でもおきている可能性が考えられた。そこで、紅藻シアニジオシゾンにおいて、葉緑体とミトコンドリアのそれぞれの複製関連酵素の構成を調べた。まずは、シアニジオシゾンのゲノム塩基配列から複製関連酵素を同定し、次にオルガネラ局在の可能性のある複製関連酵素を選んだ。これらの酵素の細胞内局在を、GFPを用いて調べた結果、葉緑体とミトコンドリアでは、DNAポリメラーゼとDNAリガーゼは共通だが、その他の酵素（プライマーゼ、DNAヘリカーゼ、DNAトポイソメラーゼ、プライマー除去酵素、および一本鎖DNA結合タンパク質）は、タイプの異なる酵素がそれぞれのオルガネラに局在していることがわかった。紅藻での共通性を確かめるため、さらに、紅藻チノリモにおいても同様にGFPを用いて調べた結果、チノリモでも概ねシアニジオシゾンの構成と一致していることがわかった。複製関連酵素の進化的起源を調べるため、詳細な系統解析をおこなった結果、紅藻では、細胞内共生に由来する酵素、特に葉緑体の起源と考えられているシアノバクテリアに由来する酵素が多く保存されていることが示唆された。これらの結果から、DNAポリメラーゼ以外の複製関連酵素は、進化の過程においてDNAポリメラーゼ以上に入れ替わりが生じやすいことが示唆された。
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Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry
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http://nsato4.c.u-tokyo.ac.jp/
