Elucidating the basis of plant cells based on the organelle division mechanism of microalgae

基于微藻细胞器分裂机制阐明植物细胞基础

• 批准号: 22H02657
• 负责人: 黒岩 常祥
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Japan Women's University
• 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 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02657/
• 关键词: シゾン; メダカモ; オルガネラ; 超微細構造; ゲノム形態学; 葉緑体; ミトコンドリア; リソソーム; ペルオキシソーム; オルガネラ分裂装置; オルガネラ分配装置; 微細構造

本研究ではオルガネラの細胞当たりの数がほとんど1個と少ない、原始単細胞紅藻Cyanidioschyzon (シゾン）を使った。光の明暗で細胞分裂を高度に同調化させ、これまでの研究によって得られている３ゲノムの完全解読情報や、オルガネラ分裂装置に関する研究成果を基に研究を進めた。オルガネラ分裂の順序を再確認した。その結果、リソソーム、ゴルジ体、葉緑体、ミトコンドリア、そして最後にペルオキシソームの順に分裂した。まず細胞の下部を占めている葉緑体が亜鈴形になり、分裂装置によって２分裂する。次に数個あるリソソームはそれぞれ分裂後数個ずつミトコンドリア上に結合した。ミトコンドリアもまた亜鈴形になって、分裂装置によって２分裂した。次にペルオキシソームが、ミトコンドリアの分裂面に入り込み分裂した。その結果娘ミトコンドリアの一端が娘ペルオキシソームに結合した。次に葉緑体、ミトコンドリア、ペルオキシソームの3種のオルガネラセットはTOPによって微小管の上を中心体に向かって移動し、細胞核の中心体の一部と結合することが示唆された。これがオルガネラの分裂情報を細胞核極に伝える機構と考えられた。紅藻シゾンで得られた細胞の分裂、分配に関する基本的な現象の一般性、共通性を解明するには、単細胞の緑藻でも同様な解析を進める必要があった。そこで淡水に棲息する極小単細胞緑藻Medakamo hakoo (メダカモ)を探索し、詳細なゲノム形態学的解析を行った。最後にその研究成果を論文として発表することが出来た(Kato et al. Comm Biology)。現在得られた微形態やゲノム情報をシゾンと比較しながら解析を進めている。両者の共通性から、真核植物細胞の分裂/増殖の一般性が分かってきた。

在这项研究中，我们使用了原始的单细胞红色藻类Cyanidioschyzon，每个细胞器几乎具有一个细胞。细胞分裂与浅色和黑暗高度同步，研究是根据先前关于三个基因组的研究获得的完整解密信息以及Organelle Division设备的研究结果进行的。重新确认了Organelle部门的命令。结果，将溶酶体，高尔基体，叶绿体，线粒体和最后的过氧化物酶体分为顺序。首先，占据细胞下部的叶绿体被亚散发，并被有丝分裂装置分为两部分。分裂后几次结合几次溶酶体。线粒体也变成了子铃的形状，并由有丝分裂装置分开。然后，过氧化物酶体进入线粒体分裂表面并分裂。结果，女儿线粒体的一端与女儿过氧化物酶体约束。接下来，建议三个细胞器组，叶绿体，线粒体和过氧化物酶体在微管上迁移朝向中心体，并与细胞核中心体的一部分结合。人们认为这是将细胞器分裂信息传递给细胞核的机制。为了阐明基本现象在红色藻类schizone中获得的细胞分裂和分布的普遍性和共同点，有必要对单细胞绿藻进行相同的分析。然后，我们探索了生活在淡水中的小型单细胞绿色藻类Medakamo Hakoo，并进行了详细的基因组形态分析。最后，该研究的结果作为论文发表（Kato等人Comm Biology）。目前，我们正在通过比较Schizone获得的微观形态和基因组信息来进行分析。两者之间的共同点揭示了真核植物细胞的分裂/增殖的一般性。

项目成果

単細胞紅藻Cyanidioschyzon merolae における細胞分裂機構の解析

单细胞红藻Cyanidoschyzon merolae细胞分裂机制分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Kato S.;Misumi O.;Maruyama S.;Nozaki H.;Tsujimoto-Inui Y.;Takusagawa M.;Suzuki S.;Kuwata K.;Noda S.;Ito N.;Okabe Y.;Sakamoto T.,Yagisawa F.;Matsunaga T. M.;Matsubayashi Y.;Yamaguchi H.;Kawachi M.;Kuroiwa H.;Kuroiwa T.;Matsunaga S.;外山侑穂，奥田哲弘，吉田大和，東山哲也;Martucci Lora L. et al.;八木沢芙美 藤原崇之 宮城島進也 黒岩晴子 黒岩常祥
• 通讯作者: 八木沢芙美 藤原崇之 宮城島進也 黒岩晴子 黒岩常祥

高温障害による高等植物葉緑体の変異についてー３

关于高温损伤引起的高等植物叶绿体突变 - 3

• 发表时间: 2022
• 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;黒岩晴子 廣岡俊亮 藤原崇之 宮城島進也 三角修己 永田典子 黒岩常祥
• 通讯作者: 黒岩晴子 廣岡俊亮 藤原崇之 宮城島進也 三角修己 永田典子 黒岩常祥

真核細胞の細胞小器官の分裂/増殖から核分裂・細胞質分裂へと続く基本機構の解明

阐明真核细胞从细胞器分裂/增殖到核分裂和胞质分裂的基本机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 吉田大和;茂木祐子;朝比奈欣治;黒岩常祥 八木沢芙美 松永幸大 加藤翔一 三角修己 井元祐太 吉田大和 藤原崇之 永田典子 黒岩晴子
• 通讯作者: 黒岩常祥 八木沢芙美 松永幸大 加藤翔一 三角修己 井元祐太 吉田大和 藤原崇之 永田典子 黒岩晴子

広域SEM法を用いたオルガネラの定量的な細胞内分布解析

使用广域 SEM 方法定量分析细胞器的亚细胞分布

• 发表时间: 2022
• 作者: Kanehisa Kensho;Koga Keisuke;Maejima Sho;Shiraishi Yuto;Asai Konatsu;Shiratori-Hayashi Miho;Xiao Mei-Fang;Sakamoto Hirotaka;Worley Paul F.;Tsuda Makoto;秋田佳恵 高木智子 小林啓子 桧垣匠 馳澤盛一郎 永田典子
• 通讯作者: 秋田佳恵 高木智子 小林啓子 桧垣匠 馳澤盛一郎 永田典子

愛媛県鈍川温泉由来高油脂生産藻類の野外大量培養系構築の試み

尝试构建来自爱媛县那布川温泉的高产油藻类的户外大规模培养系统

• 发表时间: 2022
• 作者: 西浦周;坂本岳人;宮前俊彦;奥田悠希;八木沢芙美;廣岡俊亮;藤原崇之;宮城島進也;黒岩晴子;黒岩常祥;眞田宣明;三角修己;月坂明広;広兼元;岸 拓真;大沼みお
• 通讯作者: 大沼みお