Elucidation of the regulatory mechanism of chloroplast nucleoid with DNA supercoils as the core

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「葉緑体核様体」とは、葉緑体独自のゲノム(chloroplast (cp) DNA) と多様なタンパク質群の複合体であり、cpDNA複製・修復、遺伝子発現、遺伝などの基盤構造である。葉緑体核様体は、間期には膜にアンカーされた球状構造として存在するが、葉緑体分裂の際、流動性が高まって葉緑体全体に拡散し、娘葉緑体に均等分配された後、ふたたび球状構造へと凝集する。そうした葉緑体核様体のダイナミックな形態変化の分子機構や機能は未だ謎につつまれている。本研究では、葉緑体核様体分裂におけるDNA ligaseの役割を明らかにすることを目指した。葉緑体で機能するDNA ligase遺伝子は、配列情報からの予測にとどまっており、生化学的に証明されたものはなかった。本研究では緑藻クラミドモナスの葉緑体核様体のプロテオーム結果から細菌型NAD依存性DNA ligaseの相同遺伝子(<I>CrLIGA</I>)に注目し、その遺伝子産物の細胞内局在と、酵素活性、さらに遺伝子欠損株と相補株の表現系解析をおこなってきた。その結果、葉緑体核様体に局在し、組換え蛋白質がDNA ligase活性を示す遺伝子CrLIGAの同定に成功した。crligA欠損株では、葉緑体核様体が恒常的に拡散し、流動性が高まることが明らかになり、このことから葉緑体核様体の構造制御においてDNA ligaseが重要な役割を果たしていることが示された。