植物細胞感染性リケッチアを用いたミトコンドリア共生初期過程の研究

2015 年度 実績報告書

• 研究領域: マトリョーシカ型進化原理
• 研究課題/領域番号: 26117708
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 野崎 久義 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (40250104)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 細胞内共生 / リケッチア / ゲノム / 植物細胞 / 遺伝水平伝達

研究実績の概要

球状の群体をつくる緑藻、ボルボックス・カルテリ（Volvox carteri）には、日本やアメリカなど世界各地から採集された培養株が存在する。先行研究ではそのうち、アメリカ・カンザス州から採集されたただ一つの株にだけ、細胞内に "リケッチア科" に属する細菌、"MIDORIKO" が共生していることが発見されていた。一方、日本産のボルボックス・カルテリの株 EVE は、モデル生物として分子生物学的研究によく用いられ、ゲノムが解読されているが、EVE には MIDORIKO は共生していないことが確認されてた。
我々はボルボックス・カルテリの株 EVE のゲノム情報と、新たに解読した MIDORIKO のドラフトゲノム情報を比較することで、EVE のゲノム中に MIDORIKO の遺伝子に由来する配列が含まれていることを発見した。この発見は、過去に EVE の細胞内に MIDORIKO が生息していたことがあり、現在までに消えてしまったことを明らかにした。このような現象は EVE 以外にも多くのボルボックス・カルテリの株で発見された。さらに、過去にボルボックス・カルテリの細胞内に生息していたとされる MIDORIKO は、現在カンザス州産の株と共生しているものとは異なり、別の緑藻プレオドリナ（Pleodorina japonica）に共生している MIDORIKO により近縁であることが系統解析により示された。
本成果はこれまでごく限られた緑藻にのみ共生していると考えられていた MIDORIKO が、様々な緑藻に感染し、消失するという複雑な生態を持つ可能性を示唆さした。今後、様々な緑藻のゲノム情報が明らかになることで、さらに MIDORIKO による「隠れた共生」の証拠が発見されることが期待される。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

備考

東京大学大学院理学系研究科・理学部のプレスリリース

研究成果

• [雑誌論文] A new type of 3D peripheral ultrastructure in Glaucocystis (Glaucocystales, Glaucophyta) as revealed by ultra-high voltage electron microscopy. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, T., Nishida, T., Saito, C., Yasuda, H. and Nozaki, H.
  • 雑誌名: J. Phycol. 巻: 52 ページ: in press
  • DOI: 10.1111/jpy.12412
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Two different rickettsial bacteria invading Volvox carteri. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawafune, K., Hongoh, Y., Hamaji, T., Sakamoto, T., Kurata, T., Hirooka, S., Miyagishima, SY. and Nozaki, H.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 10 ページ: e0116192
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0116192
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ultra-high voltage electron microscopy of primitive algae illuminates 3D ultrastructures of the first photosynthetic eukaryote. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, T., Nishida, T., Saito, C., Yasuda, H. and Nozaki, H.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 5 ページ: 14735
  • DOI: 10.1038/srep14735
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 植物感染性リケッチアのゲノム解読 (2016)
  • 著者名/発表者名: 川舩かおる、桑原宏和、坂本智昭、倉田哲也、廣岡俊亮、宮城島進也、松崎素道、本郷裕一、野崎久義
  • 学会等名: 「マトリョーシカ型進化原理」平成２７年度全体班会議
  • 発表場所: 東海大学高輪キャンパス（東京都・品川区）
  • 年月日: 2016-01-09 – 2016-01-10
• [学会発表] Genome sequence and glycolysis pathway of the rickettsial endosymbiont of the green alga (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawafune, K., Kuwahara, H, Hongoh, Y., Sakamoto, T., Kurata, T., Hirooka, S., Miyagishima, S. Matsuzaki, M. and Nozaki, H.
  • 学会等名: 2nd International Symposium & 4th Annual Research Meeting on Matryoshika-type Evolution of Eukaryotic Cells
  • 発表場所: University Hall of University of Tsukuba, Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2015-09-30 – 2015-10-02
  • 国際学会
• [学会発表] Ultra-high voltage electron microscopy of primitive algae illuminates 3D ultrastructures of the first photosynthetic eukaryote (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, T., Nishida, T., Saito, C., Yasuda, H. and Nozaki, H.
  • 学会等名: 2nd International Symposium & 4th Annual Research Meeting on Matryoshika-type Evolution of Eukaryotic Cells,
  • 発表場所: University Hall of University of Tsukuba, Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2015-09-30 – 2015-10-02
  • 国際学会
• [学会発表] 植物細胞から探る現在進行形のマトリョーシカ型の進化～未来のミドリムシは何色？～ (2015)
  • 著者名/発表者名: 野崎久義
  • 学会等名: 「マトリョーシカフェ14」
  • 発表場所: 東急ハンズ渋谷店 ハンズカフェHINT7（東京都・渋谷区）
  • 年月日: 2015-09-11 – 2015-09-11
  • 招待講演
• [学会発表] 原始的一次植物灰色藻の外被の立体微細構造を超高圧電顕3Dが解き明かす (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋紀之、西田倫希、齊藤知恵子、保田英洋、野崎久義
  • 学会等名: 原始的一次植物灰色藻の外被の立体微細構造を超高圧電顕3Dが解き明かす
  • 発表場所: 朱鷺メッセ：新潟コンベンションセンター（新潟県・新潟市）
  • 年月日: 2015-09-05 – 2015-09-05
• [備考] 世界最高加速電圧の電子顕微鏡が明らかにした原始植物細胞の姿
  • URL: http://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2015/47.html