色素体核様体の膜アンカーポイントが司る核様体構造と色素体分化の制御

植物の色素体は，器官の発達や環境変化に応じて柔軟に分化する。緑化時にみられる未分化な色素体から葉緑体への分化は，チラコイド膜の形成や大規模な遺伝子発現変動を含むダイナミックな過程である。色素体のゲノムDNAは，多数のタンパク質とともに「核様体」という複合体を形成し，膜にアンカーされる。葉緑体分化時には核様体がチラコイド膜上に分散するが，その分子機構と生理学的機能には未解明の部分が多く残されている。本研究では，色素体核様体の膜アンカーポイントのダイナミクスとその生理学的意義の解明を目指している。2021年度までに，色素体核様体の代表的な膜アンカー因子であるMFP1が，葉緑体分化時の核様体の分散・表面積にの拡大に必須であり，ストレス条件下での色素体ゲノムにおける転写活性化にも必要であることを見出した。2022年度は，MFP1が膜上でどのような分子と相互作用するかを明らかにすることを目標とした。構造予測の結果からは，MFP1は可溶性タンパク質である可能性が高いとされた。しかしながら，細胞分画法を用いた実験から，MFP1自身が葉緑体の脂質二重膜と直接的に相互作用することを示唆するデータが得られた。さらに，膜アンカーポイントにおいてMFP1と協調的に機能する因子を突き止めるため，共免疫沈降－質量分析（CoIP-MS）法によるMFP1の相互作用因子の探索を行った。その結果，葉緑体においてDNAやRNAと結合することが知られている複数の因子が，MFP1と特異的に相互作用することが示唆された。これらの因子は，膜アンカーポイント近傍において，転写活性化や転写産物の安定化を担っている可能性が考えられる。

植物の色素体は，器官の発達や環境変化に応じて柔軟に分化する。緑化時にみられる未分化な色素体から葉緑体への分化は，チラコイド膜の形成や大規模な遺伝子発現変動を含むダイナミックな過程である。色素体のゲノムDNAは，多数のタンパク質とともに「核様体」という複合体を形成し，膜にアンカーされる。葉緑体分化時には核様体がチラコイド膜上に分散するが，その分子機構と生理学的機能には未解明の部分が多く残されている。本研究では，色素体核様体の膜アンカーポイントのダイナミクスとその生理学的意義の解明を目指している。2021年度までに，色素体核様体の代表的な膜アンカー因子であるMFP1が，葉緑体分化時の核様体の分散・表面積にの拡大に必須であり，ストレス条件下での色素体ゲノムにおける転写活性化にも必要であることを見出した。2022年度は，MFP1が膜上でどのような分子と相互作用するかを明らかにすることを目標とした。構造予測の結果からは，MFP1は可溶性タンパク質である可能性が高いとされた。しかしながら，細胞分画法を用いた実験から，MFP1自身が葉緑体の脂質二重膜と直接的に相互作用することを示唆するデータが得られた。さらに，膜アンカーポイントにおいてMFP1と協調的に機能する因子を突き止めるため，共免疫沈降－質量分析（CoIP-MS）法によるMFP1の相互作用因子の探索を行った。その結果，葉緑体においてDNAやRNAと結合することが知られている複数の因子が，MFP1と特異的に相互作用することが示唆された。これらの因子は，膜アンカーポイント近傍において，転写活性化や転写産物の安定化を担っている可能性が考えられる。