真核由来葉緑体分裂因子と包膜脂質による葉緑体分裂制御機構の解析

真核叶绿体分裂因子和包膜脂质调控叶绿体分裂机制分析

• 批准号: 11J40167
• 负责人: 齋藤 久美子 (岡崎 久美子)
• 金额: $ 2.15万
• 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: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J40167/
• 关键词: 葉緑体分裂; 真核由来因子; 膜脂質; ホスファチジルイノシトール; PDV1; PDV2; DRP5B

葉緑体分裂の制御は葉緑体を細胞に保持するために必須であり、最適な数と大きさを維持する機構は葉緑体の機能にとって重要である。本研究では、葉緑体分裂の制御機構を装置の真核由来因子と葉緑体膜脂質との相互作用に着目して明らかにすることを目指して解析している。昨年度までに、葉緑体分裂装置の構成タンパク質PDV1とPDV2がホスファチジルイノシトールー4-リン酸(PI4P)などのいくつかの脂質と特異的に結合することを見出した。 PI4キナーゼ(PI4K)の阻害剤を添加した培地で生育したシロイヌナズナでは、無処理のものに比べて細胞あたりの葉緑体数が増加し葉緑体が小さくなっていた。シロイヌナズナに存在する4つのPI4Kのうち、2つのPI4Kが細胞質に局在していることを昨年度までに明らかにした。本年度は、PI4キナーゼ(PI4K)の阻害剤を添加した培地で生育したシロイヌナズナやPI4Kの発現抑制株では、葉緑体膜に含まれるPI4Pの量が低下していることを確かめた。PI4Pによる制御は主にPDV1を介して行われており、PI4Pが減少すると葉緑体に局在するDRP5Bの量が増えることをこれまでに示した。DRP5Bは葉緑体のくびり切りに必要な因子であり、PDV1、PDV2によってリクルートされる。本年度、阻害剤処理によって葉緑体に局在するDRP5Bの量が増えていることを単離葉緑体で確かめた。PI4PはPDV1とDRP5Bの相互作用を変化させ、葉緑体のDRP5B量を制御することで葉緑体分裂を制御していることが示唆された。しかし、drp5b変異体でもPI4P合成を阻害すると葉緑体の数が増えたことから、葉緑体へ局在するDRP5Bの量をコントロールする以外にもPI4Pの制御を受ける分裂機構が存在することが示唆された。

叶绿体分裂的控制对于保留细胞中的叶绿体至关重要，并且保持最佳数量和大小的机制对于叶绿体功能至关重要。这项研究旨在通过重点关注设备和叶绿体膜脂质的真核因子之间的相互作用来阐明叶绿体分裂的机制。到去年，已经发现叶绿体分裂装置的成分蛋白PDV1和PDV2特异性结合了几种脂质，例如磷脂酰辛迪洛尼4-磷酸（PI4P）。在补充PI4激酶抑制剂（PI4K）的培养基中生长的拟南芥中，每个细胞的叶绿体数量增加，叶绿体的数量比未经治疗的叶绿体小。截至去年，我们透露，拟南芥中存在的四个PI4K中有两个PI4K位于细胞质中。今年，我们证实，在拟南芥中降低了叶绿体膜中含有的PI4P量和抑制PI4激酶抑制剂（PI4K）的培养基中生长的PI4K表达抑制菌株。 PI4P的控制主要是通过PDV1进行的，我们已经表明，当PI4P减少时，在叶绿体中局部的DRP5B量增加。 DRP5B是叶绿体截断所必需的因素，并由PDV1和PDV2募集。今年，我们通过孤立的叶绿体证实，由于抑制剂治疗，局部到叶绿体的DRP5b量增加了。据建议，PI4P通过改变PDV1和DRP5B之间的相互作用并控制叶绿体中DRP5B的量来调节叶绿体分裂。然而，即使在DRP5B突变体中，抑制PI4P合成也增加了叶绿体的数量，这表明除了控制局部的DRP5B量外，还有一种由PI4P控制的有丝分裂机制。

项目成果

Expression of nucleus-encoded chloroplast division genes and proteins regulated by algal cell cycle

藻细胞周期调控的核编码叶绿体分裂基因和蛋白质的表达

• 发表时间: 2012
• 期刊: Molecular Biology and Evolution
• 影响因子: 10.7
• 作者: Shin-ya Miyagishima;Kenji Suzuki;Kumiko Okazaki;Yukihiro Kabeya
• 通讯作者: Yukihiro Kabeya

葉緑体分裂の制御に関わるホスファチジルイノシトール4キナーゼの解析

参与叶绿体分裂控制的磷脂酰肌醇 4-激酶分析

• 发表时间: 2013
• 作者: 岡崎久美子;宮城島進也;和田元
• 通讯作者: 和田元