Insights into molecular driving mechanisms of the organelle division ring by a real-time fluorescence imaging

通过实时荧光成像深入了解细胞器分裂环的分子驱动机制

基本信息

批准号：
22H02653
负责人：
吉田大和
金额：
$ 10.98万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

葉緑体は始原真核細胞へ共生したバクテリアの祖先を起源に持つ。このため、葉緑体は独自の遺伝子発現システムを持つほか、細胞内でde novoに創り出すことは出来ず、分裂することによってのみ数を増やすことができる。葉緑体が分裂する仕組みは長い間明らかではなかったが、1980年代以降、電子顕微鏡観察によって葉緑体の分裂面に電子密度の高いリング構造体『PDリング（Plastid-dividing ring）』が発見された（Kuroiwa et al. 1998 Int. Rev. Cytol.）。さらにその後、葉緑体の分裂にかかわる遺伝子が次々と同定され、これらは巨大なタンパク質複合体である葉緑体分裂リングとして機能していることが明らかとなってきている（Yoshida et al., 2010 Science; Yoshida et al., 2017 PNAS）。だが、いくつかの仮説はあるものの、オルガネラ分裂リングが「どのような分子動作機構」によって駆動し、オルガネラを切断しているのかは、依然として明らかとなっていない。本研究計画では、オルガネラ分裂増殖機構を真に理解するためには、既存の手法に囚われず革新的な取り組みによって同研究に挑む必要があると考え、様々な試みを行っている。本年度は、単細胞紅藻Cyanidioschyzon merolae（シゾン）から単離した分裂期葉緑体を用いて、葉緑体分裂リングの活性を制御することにより、世界で初めてin vitro条件下で単離葉緑体を分裂させる『単離オルガネラin vitro分裂誘導系』を確立することに成功した（Yoshida and Mogi, in preparation）。同解析により、これまで全くわかっていなかったオルガネラ分裂リングのキネティックメカニズムの全貌が明らかになり始めている。

碎屑质体来自原始真核细胞中共生的细菌祖先。因此，叶绿体具有自己的基因表达系统，不能在细胞内从头创建，只能通过分裂来增加。长期以来，叶绿体分裂的机制尚不清楚，但是自1980年代以来，电子显微镜发现了一种称为“ PD环”的环结构，其在叶绿体的分裂表面上具有高电子密度（Kuroiiwa等人1998Int。Rev.Cytol。）。此外，涉及叶绿体分裂的基因接一个地鉴定出来，并且很明显，这些功能是叶绿体分裂环，这是一种巨型蛋白质复合物（Yoshida等，2010 Science; Yoshida et al。，2017 PNAS）。然而，尽管有一些假设，但仍不清楚细胞器分裂环的哪些分子机制被驱动到细胞器上。在该研究项目中，我们认为，为了真正了解细胞器有丝分裂生长机制，有必要通过创新的努力而不是通过现有方法来进行研究。今年，我们成功建立了一种“体外分裂诱导系统”，该系统在体外条件下使用有丝分裂的叶绿体分离的叶绿体分离，从单细胞红色藻类cyanidioschyzoneroleae（Schizone）中分离出叶绿体的活性，并将其隔离在叶绿体的活性中，并首先是世界上的叶绿体的活性。在体外条件下（Yoshida和Mogi，准备中）将分离的叶绿体划分。该分析开始揭示了细胞器分裂环的动力学机理的全部图，这是以前完全未知的。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

裸子植物ソテツの泳ぐ精子：単離精子を用いたin vitro精子誘引実験系の開発

裸子苏铁的游动精子：利用分离精子开发体外精子吸引实验系统

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
外山侑穂，奥田哲弘，吉田大和，東山哲也
通讯作者：
外山侑穂，奥田哲弘，吉田大和，東山哲也

リアルタイム蛍光観察を基盤とした葉緑体分裂リングの収縮機構の解析

基于实时荧光观察的叶绿体分裂环收缩机制分析

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
吉田大和;茂木祐子
通讯作者：
茂木祐子

オルガネラ移行シグナルのアミノ酸暗号の理解と実験的検証

细胞器易位信号氨基酸密码的理解和实验验证

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
平田莉子;茂木祐子;吉田大和
通讯作者：
吉田大和

タンパク質翻訳バーストによる細胞分裂制御機構

蛋白质翻译爆发的细胞分裂控制机制

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
茂木祐子;矢部寛之助;近藤唯貴;平田莉子;東山哲也;吉田大和
通讯作者：
吉田大和

シゾンカッター：ゲノム編集と多重オルガネラ蛍光観察を同時に実現するCRISPRイメージング技術の確立

Schizon Cutter：建立同时实现基因组编辑和多细胞器荧光观察的CRISPR成像技术

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Maria Kenosis Emmanuelle Galingay Lachica;Mutsumi Watanabe;Takayuki Tohge;石井大佑;吉田将徳・桑田力真・伊藤嵩人・林幹大・石井大佑;大谷晴香，井上和奏，鈴木健裕，堂前直，高橋史憲;吉田大和;前谷純樹，中山貴琉，高橋史憲;吉田大和
通讯作者：
吉田大和