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。

叶绿体起源于与原始真核细胞共生的细菌祖先。因此，叶绿体有自己的基因表达系统，不能在细胞内从头产生，只能通过分裂来增加数量。叶绿体分裂的机制长期以来尚不清楚，但自20世纪80年代以来，电子显微镜观察在叶绿体分裂表面发现了一种高电子密度的环状结构，称为PD环（质体分裂环）（Kuroiwa 等人，1998 年 Int. Rev. Cytol.）。此外，从那时起，参与叶绿体分裂的基因相继被鉴定出来，并且已经清楚这些基因作为叶绿体分裂环发挥作用，而叶绿体分裂环是一个巨大的蛋白质复合物（Yoshida et al., 2010 Science；Yoshida et al., 2010 Science） .，2017 年美国国家科学院院刊）。然而，虽然有多种假说，但目前尚不清楚究竟是何种分子机制驱动细胞器分裂环裂解细胞器。在这个研究项目中，我们认为，为了真正理解细胞器分裂和增殖的机制，有必要通过创新的方法来接受研究的挑战，而不是受现有方法的束缚。今年，我们在世界上首次通过使用从单细胞红藻 Cyanidioschyzon merolae 中分离的有丝分裂叶绿体来控制叶绿体分裂环的活性，从而能够在体外条件下分离叶绿体。分裂的细胞器体外分裂诱导系统（吉田和茂木，准备中）。通过这一分析，迄今为止完全未知的细胞器分裂环动力学机制的完整图景开始变得清晰。

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

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

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

オルガネラ分裂リング：葉緑体とミトコンドリアを増やす真の仕組みを解く

细胞器裂变环：揭示增加叶绿体和线粒体的真正机制

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;吉田将徳・桑田力真・伊藤嵩人・林幹大・石井大佑;吉田将徳・桑田力真・伊藤嵩人・林幹大・石井大佑;吉田大和
通讯作者：
吉田大和