染色体の複製・分配とミトコンドリア・葉緑体の分裂・分配に共通する制御機構の解明

阐明染色体复制/分离和线粒体/叶绿体分裂/分离常见的控制机制

基本信息

批准号：
13J03172
负责人：
藤原崇之
金额：
$ 2.53万
依托单位：
National Institute of Genetics
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究計画の意義は、異なる生物であった真核宿主と共生体がいかに対立せずに増殖を行うかを明らかにすることである。申請者らは、これまでにG1/S移行に必要な転写因子複合体の活性が概日リズムによって主観的夕方に活性化されていることを突き止めていた(Miyagishima, Fujiwara, Sumiya et al., 2014)。この制御は昼に行われる光合成と細胞周期進行（ＤＮＡ複製と分配、オルガネラの分裂分配）の時期を分け、複製や分配中のＤＮＡを光合成酸化ストレスから守るために重要と考えられた。このように概日リズムによる光合成活性の変化と細胞周期進行の時期の調節が、葉緑体を内包する宿主真核細胞の安定的な増殖において必要であるという考えに至った。平成27年度、申請者らは、光合成活性の変化が、細胞内の酸化還元の変化を通じて、細胞時計に影響を与えることを示した。これは葉緑体と宿主細胞が協調しながら概日リズムを形成し且つ細胞周期進行を調節することを意味した。しかし、酸化還元の変化が細胞時計に入力される機構は不明であった。そこで、時計タンパク質（転写因子）と結合するレドックスタンパク質を探索、発見しCBPと名付けた。時計タンパク質とCBPの結合量は夕方に向けて最大になり、時計タンパク質とCBPが結合しない変異体では概日リズムが失われた。予備結果ではあるが、CBPの酸化還元状態が日周周期で変化することを示した。CBPは細胞の酸化還元状態の変化を細胞時計に伝えている可能性がり、この発見は、葉緑体からの細胞時計へのレトログレードシグナルを解明し、概日リズムの調節とそれに基づく細胞周期進行を解明する上で重要である。また、このような研究を遂行するために、単細胞紅藻において、遺伝子発現誘導抑制系を構築し、論文として発表した(Fujiwara et al., Front Plant Sci 2015).

该研究项目的意义在于阐明真核宿主和共生体（不同的生物体）如何能够在不发生冲突的情况下增殖。作者之前发现，由于昼夜节律，G1/S 转换所需的转录因子复合物的活性在主观晚上被激活（Miyagishima、Fujiwara、Sumiya 等，2014）。这种控制将白天发生的光合作用的时间与细胞周期进程（DNA 复制和分布、细胞器分裂和分布）分开，并且被认为对于在复制和分布过程中保护 DNA 免受光合作用氧化应激非常重要。通过这种方式，我们得出这样的想法：昼夜节律引起的光合活性的变化和细胞周期进程的调节对于含有叶绿体的宿主真核细胞的稳定生长是必要的。 2015财年，申请人证明光合作用活性的变化通过细胞内氧化还原的变化影响细胞时钟。这意味着叶绿体和宿主细胞合作形成昼夜节律并调节细胞周期进程。然而，氧化还原变化输入细胞时钟的机制仍不清楚。因此，他们寻找并发现了一种与时钟蛋白（转录因子）结合的氧化还原蛋白，并将其命名为CBP。时钟蛋白和 CBP 之间的结合量在晚上达到最大值，并且在时钟蛋白和 CBP 不结合的突变体中昼夜节律消失。尽管初步结果表明CBP的氧化还原状态随着昼夜周期而变化。 CBP可能将细胞氧化还原状态的变化传递给细胞时钟，这一发现可能阐明从叶绿体到细胞时钟的逆行信号，从而导致昼夜节律和基于它的细胞周期的调节，这对于阐明这一进展非常重要。此外，为了开展此类研究，我们在单细胞红藻中构建了基因表达诱导和抑制系统，并发表在论文中（Fujiwara等人，Front Plant Sci 2015）。