細胞内構造の分子形態学的解析から探る非光合成原生生物における植物型遺伝子の起源

通过细胞内结构的分子形态学分析探索非光合原生生物中植物型基因的起源

基本信息

批准号：
08J09894
负责人：
丸山真一朗
金额：
$ 1.54万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、植物の誕生、即ちシアノバクテリア様生物の細胞内共生によって葉緑体(色素体)が獲得されて以来、共生体から宿主の真核生物のゲノム中へと移行してきた「植物型遺伝子」というものに注目し、藻類・非光合成原生生物においてそれらの遺伝子の進化的・機能的保存性を解明することを目的に解析を進めた。昨年度の成果を基にして解析対象と規模を拡充させると共に、光合成を行う藻類にも解析の重点を移し、「光合成をする/しない」、「葉緑体を持つ/持たない」の境界にあるような真核生物群を対象としてゲノム規模での進化生物学的解析を行った。その結果、現在葉緑体を持つ生物でも太古の地球では別の系統の藻類と遺伝子の伝達交換をしていた可能性が示唆され、地球環境において最も重要な生物的エネルギー転換である光合成の進化という点でも、ゲノムのモザイク的な進化が大きな役割を果たしていることが示された(Yang et al. submitted、 Maruyama et al. editorially accepted)。また、二次共生による色素体の獲得過程において痕跡化した、ヌクレオモルフという共生体核において、これまで核ゲノム中には存在しないと考えられていた、遺伝子が、遺伝子構造の前半と後半が逆順にコードされた「逆順tRNA遺伝子」としてゲノム中に存在し、実際に転写され、タンパク質翻訳に寄与していることを示唆した(Maruyama et al. 2010 Mol Biol Evol)。さらに、共生体と宿主という枠を超え、寄生植物(ストライガ)と宿主植物という共生関係にある真核生物間においても、進化的時間軸で見た場合に比較的「最近」起こった遺伝子の水平伝達により寄生生物のゲノム進化が進んで来たことを示した(Yoshida et al. 2010 Science)。こうした解析により、真核生物ゲノムの複雑性が生物間の遺伝子交流・水平伝達・細胞内共生的伝達によってもたらされるというゲノム進化の基本原理とも言うべき進化過程を明らかにすることができた。

在这项研究中，我们专注于自植物诞生以来一直从共生物迁移到宿主真核生物的“植物类型基因”，即类似蓝细菌的生物体的细胞内共生，并以阐明这些基因在algeae and-non-photsotics inticational and-Photectics ottication conticational comptiational和功能保护的目的进行了分析。根据去年的结果，分析进行了扩展，以包括分析的规模，并将重点转移到进行光合作用的藻类上，并且基因组规模的进化生物学分析是对位于“进行光合作用”和“做/没有氯植物的”真核基团的。结果表明，即使是叶绿体的生物也可能已经与古代地球上的其他藻类物种交换，表明基因组的镶嵌性演变在光合作用的演变中也起着重要作用，这是全球环境中最重要的生物能量过渡（Yang等人，Maruyama等人，Yang等人，Maruyama et et ectority intertoriatorminoritytoriatorminoritytoriatorminoritytoriatormentoritorporiatored toreToriatored ectoritorediced）。它还提出，在称为核肌形的共生核中，在通过二次共生的质体获取过程中所追踪的基因，这些基因在核基因组中以前是不存在的基因，是基因组中存在的“反向TRNA基因”，在基因的下半部分和下半部分是在基因中的下半年，并且在反向序列中，实际上是经常的，并实际上是经过贡献的（实际上是经过的）。 Al。此外，它表明，即使在寄生植物（Striger）和宿主植物之间具有共生关系的真核生物之间，寄生生物的基因组进化也通过从进化时代的进化时间Axis（Yoshida等人的2010年科学）视为“最近”的基因的水平传播中进展。这些分析揭示了进化过程，可以说是基因组进化的基本原理，其中基因交换，水平传播和生物体之间的细胞内共生传播带来了真核基因组的复杂性。