| 研究領域 | マトリョーシカ型進化原理 |
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| 研究課題/領域番号 |
26117707
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| 研究機関 | 千葉大学 |
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研究代表者 |
華岡 光正 千葉大学, 園芸学研究科, 准教授 (30508122)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 細胞内共生 / 葉緑体 / 光応答 / プラスチドシグナル / 遺伝子発現制御 |
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| 研究実績の概要 |
葉緑体は原始シアノバクテリアの細胞内共生により誕生したと考えられている。共生関係の成立にあたり、光合成機能を維持し守っていくためには、核と葉緑体間で光に応答した遺伝子発現を協調させることが宿主・共生体の両者にとって必須であったと考えられる。本研究では、内部共生起源に近い葉緑体を持つ原始紅藻シゾンの葉緑体で機能するヒスチジンキナーゼ（HIK）に着目し、葉緑体を中心とした光応答系の分子機構、および葉緑体による宿主遺伝子の調節機構を明らかにすることで、内部共生に基づく植物進化の実体を明確にすることを目的とした。
植物の赤色光受容体フィトクロムのGAFドメインには、発色団として開環テトラピロール化合物であるフィトクロモビリンが結合している。シゾンHIKのGAFドメインにも類似した発色団が結合している可能性を検討するため、シゾン細胞から全タンパク質を抽出してZinc-blot解析を行った結果、開環テトラピロール分子の結合を示す蛍光が得られた。シゾンの代謝系から考察すると、フィコシアノビリン、或いはそれに類似した化合物が発色団として機能している可能性が示唆された。
一方、様々な光条件下でのシゾンの遺伝子発現を調べたところ、光による多くの遺伝子の発現誘導は15～30分程度の短い時間で起こるが、一部の遺伝子については60分以上の長い時間を要することが分かった。この一群の遺伝子の発現はHIKの特異的阻害剤を添加した際にも変化が見られ、さらに赤色光により特異的に発現が誘導されることも示されたことから、HIKは赤色領域の光に応答し活性が調節され、一群のターゲット遺伝子の発現制御に関与することが示唆された。HIKに依存する遺伝子を網羅的に調べたところ、光合成関連遺伝子に加え、ストレス応答に関わる遺伝子も多数同定されたことから、HIKは光に加えて葉緑体内のストレスにも応答する可能性が示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
初年度の研究内容として計画した項目はほぼ終了しており、葉緑体を中心とした光応答システム、および葉緑体による宿主核の遺伝子発現調節メカニズムの解明、さらにそれらを踏まえた共生進化モデルの提案に向けて、順調に研究が進行しているものと考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初の研究目的・研究計画にしたがって、２年目の研究を進める。現状で大きな問題はないが、HIKの生化学的・分光学的解析は質の高いタンパク質の確保が必須であるため、集中的に取り組む。当初の計画に従いつつ、それらを上回る成果を挙げられるよう、効率的かつ効果的な研究推進に努める。
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