ポストゲノム解析を基盤とした細胞核及びオルガネラ増殖原理の分子形態学的解析

基于后基因组分析的细胞核分子形态分析和细胞器增殖原理

基本信息

批准号：
08J05061
负责人：
藤原崇之
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Rikkyo University
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 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J05061/
关键词：
Cyanidioschyzon merolae オルガネラ細胞周期 Vacuole Mitochondria Lysosome 分裂分配

项目摘要

本研究の目的は,シゾンにおける細胞周期の遺伝子発現プロファイルを基に、オルガネラの分裂・分配機構に関わる新規の遺伝子の発見・解析を行う事であった。高等なモデル生物のオルガネラ分裂・分配様式はオルガネラが多数存在することから複雑である。そこで、オルガネラが簡単な形状で、最小セットのみ持つ単細胞紅藻シアニディオシゾン(以下シゾン)において研究を遂行した。シゾン細胞周期の遺伝子発現プロファイルを構築し(Fujiwara et al., DNA Research 2009)、これを基に、今まで明らかにされていなかった液胞の分配機構の分子学的な解析を行った。遺伝子発現プロファイルから、液胞分配の時期に強く発現するコイルドコイルタンパク質を発見し、Vacuole Inheritance Gene 1(VIG1)と名付けた。シゾンの液胞は娘細胞への分配に際して、ミトコンドリアと結合し共に運搬される。この際、VIG1はミトコンドリアへの移動と結合時に液胞の周囲に局在する。VIG1の発現を翻訳阻害剤及び、アンチセンス法で阻害すると、液胞はミトコンドリアと結合出来ず、不均等な分配をおこす。よってVIG1は、液胞のミトコンドリアへの移動と結合において必須な遺伝子であり、液胞が均等に娘細胞に分配させる事に寄与していると考えられた。この過程においてアクチン、微小管繊維が不必要であることから、新規の液胞の移動形式の存在が考えられる。液胞とミトコンドリアの結合に関する分子機構の解析報告は稀有であり、VIG1の発見は、真核生物における共通の液胞分配機構やオルガネラ同士の相互作用を考える上で非常に重要な知見である。これらの成果はプラントセル誌に報告された(Fujiwara et al., 2010)。

本研究的目的是根据 Schizon 细胞周期基因表达谱发现和分析参与细胞器分裂和分布机制的新基因。由于细胞器数量众多，高等模式生物中的细胞器分裂和分布模式非常复杂。因此，我们对单细胞红藻Cyanidioscizon（以下简称Schison）进行了研究，该藻具有简单的细胞器形状，只有极少的细胞器组。我们构建了裂殖细胞周期的基因表达谱（Fujiwara et al., DNA Research 2009），并在此基础上对迄今为止尚未阐明的液泡分布机制进行了分子分析。从基因表达谱中，我们发现了一种在液泡分离过程中强烈表达的卷曲螺旋蛋白，并将其命名为液泡继承基因1（VIG1）。在分配到子细胞的过程中，Schizon 的液泡与线粒体结合并一起运输。此时，VIG1 在移动到线粒体并与其结合时定位在液泡周围。当使用翻译抑制剂或反义方法抑制 VIG1 表达时，液泡无法与线粒体结合，导致分布不均。因此，VIG1被认为是液泡运动和与线粒体结合的必需基因，并有助于液泡向子细胞的均匀分布。由于在此过程中不需要肌动蛋白和微管纤维，因此认为存在一种新型的液泡运动。关于液泡和线粒体之间连接的分子机制的报道很少，而在考虑真核生物中常见的液泡分配机制和细胞器之间的相互作用时，VIG1的发现是一个极其重要的发现。这些结果发表在《植物细胞》杂志上（Fujiwara 等，2010）。