オルガネラの統制を司るＴＯＲの機能解明から真核生物の進化を探る

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: 26117711
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 今村 壮輔 東京工業大学, 資源化学研究所, 准教授 (70548122)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: オルガネラ / リボソームRNA

研究実績の概要

核・葉緑体・ミトコンドリアにおける生理現象の統制は、細胞内共生後のオルガネラの誕生過程において必須であったと考えられる。その統制メカニズムの解明は、オルガネラの誕生・進化を理解する上で重要であるが、それらに関する研究は少なく明らかになっていない。本研究では、３つのオルガネラで行われるリボソームRNA（rRNA）合成の統御的な制御機構を明らかにすることにより、「オルガネラの誕生・真核生物の構築原理」を理解することを目的とした。
昨年までの成果として、TOR (target of rapamycin) が３つのオルガネラにおけるrRNA合成を統制的に制御していることを明らかにしている。本年度は、細胞質に局在するTORがどの様な機構で葉緑体のrRNA合成を制御しているかについて解析を行った。その手がかりを得るために、DNAマイクロアレイによりTORが阻害されている際の遺伝子産物の増減を観察した。その結果、上昇した遺伝子のトップ１０の中に、バクテリアにおいてrRNA合成を阻害することが解っている因子が含まれていた。この遺伝子発現の変動をQRT-PCRやノザン法で確認すると共に、遺伝子産物が葉緑体に移行することを実験的に確認した。
その後、昨年度までに確立した試験管内転写実験系を用いて阻害因子を添加し、その効果を確認した。その結果、バクテリアよりも濃い濃度ではあるが、葉緑体rRNAの合成に対して阻害的に作用することが見出された。
これらのことから、バクテリア由来の制御機構が真核生物で誕生したTOR制御系の下流に組込まれることにより、オルガネラ間の制御機構が成り立ったことが示された。

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。

研究成果

• [雑誌論文] TOR (target of rapamycin) is a key regulator of triacylglycerol accumulation in microalgae (2016)
  • 著者名/発表者名: Imamura S, Kawase Y, Kobayashi I, Shimojima M, Ohta H, Tanaka K
  • 雑誌名: Plant Signal. Behav. 巻: 11 ページ: e1149285
  • DOI: 10.1080/15592324.2016.1149285
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Construction of a URA5.3 deletion strain of the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae: A backgroundless host strain for transformation experiments (2015)
  • 著者名/発表者名: Taki K, Sone T, Kobayashi Y, Watanabe S, Imamura S, Tanaka K
  • 雑誌名: J. Gen. Appl. Microbiol. 巻: 61 ページ: 211-214
  • DOI: 10.2323/jgam.61.211
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Target of rapamycin (TOR) plays a critical role in triacylglycerol accumulation in microalgae (2015)
  • 著者名/発表者名: Imamura S, Kawase Y, Kobayashi I, Sone T, Era A, Miyagishima SY, Shimojima M, Ohta H, Tanaka K.
  • 雑誌名: Plant Mol. Biol. 巻: 89 ページ: 309-318
  • DOI: 10.1007/s11103-015-0370-6
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Identification of centromere regions in chromosomes of a unicellular red alga, Cyanidioschyzon merolae (2015)
  • 著者名/発表者名: Kanesaki Y, Imamura S, Matsuzaki M, Tanaka K.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 巻: 589 ページ: 1219-1224
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2015.04.009
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The nuclear-encoded sigma factor SIG4 directly activates transcription of chloroplast psbA and ycf17 genes in the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae (2015)
  • 著者名/発表者名: Fujii G, Imamura S, Era A, Miyagishima SY, Hanaoka M, Tanaka K.
  • 雑誌名: FEMS Microbiol. Lett. 巻: 362 ページ: pii: fnv063
  • DOI: 10.1093/femsle/fnv063
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 単細胞紅藻類において暗誘導されるR1型MYB転写因子MYB2の機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 河瀬泰子、今村壮輔、田中寛
  • 学会等名: 第５７回 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2016-03-20 – 2016-03-20
• [学会発表] 単細胞紅藻 Cyanidioschyzon merolaeにおける窒素欠乏応答低分子量GタンパクCmRAB5の機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 竹村時空、小林勇気、瀧景子、今村壮輔、田中寛
  • 学会等名: 第５７回 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2016-03-20 – 2016-03-20
• [学会発表] 単細胞紅藻シゾンの概日時計応答に関する細胞内シグナル伝達の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 片野貴章、雪竹健太郎、恵良厚子、宮城島進也、藤井岳、今村壮輔、田中寛、華岡光正
  • 学会等名: 第５７回 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2016-03-18 – 2016-03-18
• [学会発表] 単細胞紅藻シゾンの葉緑体光応答に関するCmHIKの機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小倉駿佑、安藤洸幸、佐藤大地、渡辺智、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: 第５７回 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2016-03-18 – 2016-03-18
• [学会発表] 微細藻類においてトリアシルグリセロール合成を制御するTORキナーゼ (2016)
  • 著者名/発表者名: 今村壮輔、河瀬泰子、小林一幾、曾根俊之、恵良厚子、宮城島進也、下嶋美恵、太田啓之、田中寛
  • 学会等名: 第５７回 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2016-03-18 – 2016-03-18
• [学会発表] 単細胞紅藻Cyanidioschyzon merolaeのトリアシルグリセロール-3-リン酸アシルトランスフェラーゼの機能解析（ (2016)
  • 著者名/発表者名: 平澤英里、田中 寛、今村壮輔
  • 学会等名: 第５７回 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2016-03-18 – 2016-03-18
• [学会発表] Expression of cyanobacterial acyl-ACP reductase elevates the triacylglycerol level in the red alga Cyanidioschyzon merolae (2015)
  • 著者名/発表者名: Nobuko Sumiya, Yasuko Kawase, Jumpei Hayakawa, Mami Matsuda, Mami Nakamura, Atsuko Era, Kan Tanaka, Akihiko Kondo, Tomohisa Hasunuma, Sousuke Imamura and Shin-ya Miyagishima
  • 学会等名: 6th International Singapore Lipid Symposium/6th Asian Symposium on Plant Lipids
  • 発表場所: National University of Singapore
  • 年月日: 2015-12-03 – 2015-12-04
  • 国際学会
• [学会発表] Overexpression of glycerol-3-phosphate acyltransferase improves TAG productivity in a unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae (2015)
  • 著者名/発表者名: Eri Hirasawa, Kan Tanaka, Sousuke Imamura
  • 学会等名: 6th International Singapore Lipid Symposium/6th Asian Symposium on Plant Lipids
  • 発表場所: National University of Singapore
  • 年月日: 2015-12-03 – 2015-12-04
  • 国際学会
• [学会発表] Target of rapamycin (TOR) plays a critical role in triacylglycerol accumulation in microalgae (2015)
  • 著者名/発表者名: Sousuke Imamura, Yasuko Kawase, Ikki Kobayashi, Toshiyuki Sone, Atsuko Era, Shin-ya Miyagishima, Mie Shimojima, Hiroyuki Ohta and Kan Tanaka
  • 学会等名: 6th International Singapore Lipid Symposium/6th Asian Symposium on Plant Lipids
  • 発表場所: National University of Singapore
  • 年月日: 2015-12-03 – 2015-12-03
  • 国際学会
• [学会発表] 単細胞紅藻Cyanidioschyzon merolae（シゾン）の遺伝子改変ホスト株の分離 (2015)
  • 著者名/発表者名: 瀧景子、曾根俊之、小林勇気、渡辺智、今村壮輔、田中寛
  • 学会等名: 第38回 日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2015-12-03 – 2015-12-03
• [学会発表] Regulation of ribosome RNA transcription in a unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae (2015)
  • 著者名/発表者名: Sousuke Imamra、Yoshinori Fukunaga、Yuzuru Tozawa、Kan Tanaka
  • 学会等名: 2nd International Symposium Matryoshka-type Evolution of Eukaryotic Cells
  • 発表場所: Tsukuba
  • 年月日: 2015-09-30 – 2015-10-02
  • 国際学会
• [備考] リボソームRNA合成制御機構から進化・細胞システムを理解する
  • URL: http://www.res.titech.ac.jp/~biores/rRNA.html