オルガネラゲノム核様体の構造様式：その蛋白質構成、ダイナミズムに迫る

细胞器基因组核的结构风格：探讨其蛋白质组成和动态

基本信息

批准号：
14J00786
负责人：
小林優介
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

葉緑体核様体の形態制御に関わる分子メカニズムに迫るべく、緑藻クラミドモナスの変異体monokaryotic chloroplast (moc) H72に注目した。mocH72は葉緑体DNAの不均等分配が頻繁に観察される（Misumi et al., Protoplasma, 1999）。申請者はmocH72の原因遺伝子MOC1を同定し、さらに陸上植物シロイヌナズナにおいても、MOC1は葉緑体に局在し、葉緑体DNAの維持や葉緑体核様体の形態制御に極めて重要であることを示した。MOC1はSWISSホモロジーモデリングによってバクテリアのRuvCタンパク質様構造を形成することが示唆された。RuvCは相同組換えの最終ステップであるホリデイジャンクション（HJ）の切断酵素であり、葉緑体において相同の活性を示す酵素はこれまで見つかっていない。申請者は、MOC1はHJに特異的に結合し、補因子としてマグネシウムイオンやマンガンイオンを要求しながら、25-35℃付近で強いエンドヌクレアーゼ活性を示すことを明らかにした。さらに、様々な構造や配列を持つ基質を作成し、シス配列や構造特異性を解析したところ、MOC1は切断活性にはシス配列として長い相同配列は必要とせず、コア配列C↓C（↓は切断サイト）を点対称に切断することを証明した。葉緑体には約80コピーの相同DNA分子が存在しており、それらは光合成によって発生する活性酸素種などによって常に障害をうける。つまり、葉緑体では頻繁な相同組換えによって、葉緑体DNA分子同士はHJによって繋がった構造（葉緑体DNAコンカテマー）を形成すると考えられている。MOC1は葉緑体内においてHJを切断し、コンカテマーを解消することで葉緑体DNAの可動性、延いては葉緑体核様体の可動性を保証していると考えられる。

为了研究控制叶绿体核形态的分子机制，我们重点关注单核叶绿体 (moc) H72，它是绿藻衣藻的突变体。在 mocH72 中，经常观察到叶绿体 DNA 的不均匀分布（Misumi 等人，Protoplasma，1999）。申请人鉴定了负责mocH72的基因MOC1，并且进一步表明，在陆地植物拟南芥中，MOC1定位于叶绿体中并且对于维持叶绿体DNA和控制叶绿体核的形态极其重要。 SWISS 同源模型表明 MOC1 形成细菌 RuvC 蛋白样结构。 RuvC是霍利迪连接体（HJ）的裂解酶，霍利迪连接体是同源重组的最后一步，迄今为止尚未发现在叶绿体中表现出同源活性的酶。申请人透露，MOC1 与 HJ 特异性结合，并在 25-35°C 左右表现出很强的核酸内切酶活性，同时需要镁和锰离子作为辅助因子。此外，我们创建了各种结构和序列的底物，并分析了顺式序列和结构特异性，发现MOC1不需要很长的同源序列作为顺式序列即可发挥其切割活性，并且核心序列C↓C（↓为证明了切割部位（cutting site）可以进行点对称切割。叶绿体中存在大约80个同源DNA分子拷贝，它们不断地被光合作用过程中产生的活性氧破坏。换句话说，叶绿体中频繁的同源重组被认为导致叶绿体DNA分子形成由HJ（叶绿体DNA串联体）连接的结构。 MOC1 被认为可以切割叶绿体中的 HJ 并溶解多联体，从而确保叶绿体 DNA 的迁移性，进而确保叶绿体核的迁移性。

项目成果

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专利数量（0）

Eukaryotic Components Remodeled Chloroplast Nucleoid Organization during the Green Plant Evolution

绿色植物进化过程中真核成分重塑叶绿体类核组织

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
3.3
作者：
Kobayashi Y; Takusagawa M; Harada N; Fukao Y; Yamaoka S; Kohchi T; Hori K; Ohta H; Shikanai T; Nishimura Y.
通讯作者：
Nishimura Y.

MOC1, a Holliday junction resolvase, is critical for chloroplast DNA segregation

MOC1 是一种霍利迪连接体解析酶，对于叶绿体 DNA 分离至关重要

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kobayashi Y
通讯作者：
Kobayashi Y

Algae sense exact temperatures: small heat shock proteins are expressed at the survival threshold temperature in Cyanidioschyzon merolae and Chlamydomonas reinhardtii.

藻类感知精确的温度：在 Cyanidioschyzon merolae 和 Chlamydomonas Reinhardtii 中，小的热休克蛋白在生存阈值温度下表达。

DOI：
10.1093/gbe/evu216
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kobayashi Y; Harada N; Nishimura Y; Saito T; Nakamura M; Fujiwara T; Kuroiwa T; Misumi O.
通讯作者：
Misumi O.

真核生物型 DNA 結合タンパク質 CreSAP は葉緑体核様体の構成的因子である

真核 DNA 结合蛋白 CreSAP 是叶绿体核的组成因子。