細胞内共生を通じた新奇オルガネラ獲得:珪藻細胞に見られる窒素固定構造の進化解明

通过内共生获得新型细胞器：阐明硅藻细胞中固氮结构的进化

• 批准号: 22870037
• 负责人: 中山 卓郎
• 金额: $ 1.58万
• 依托单位: National Institute for Environmental Studies
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22870037/
• 关键词: 細胞内共生; オルガネラ化; 窒素固定; シアノバクテリア; 珪藻

Rhopalodia科珪藻は細胞内にSpheroid bodyと呼ばれる窒素固定に特化した構造を持つ。Spheroid bodyは細胞内共生シアノバクテリアに由来するが、既に"窒素固定オルガネラ"として珪藻細胞に統合されていると考えられており、細胞内共生を通じたオルガネラ獲得の進化機構を知る上で格好のモデルとなり得る。本研究では、Spheroid bodyおよび宿主珪藻の系統的多様性を解明するとともに、Spheroid bodyの全ゲノム配列解読を行うことにより、オルガネラ化における進化段階を明らかにする事を目標とした。本年度は、昨年度の研究において得られたSpheroid bodyゲノム配列の解析を主として行った。次世代シーケンスによって得られたリードをアセンブルした結果、2.42MbpのSpheroid bodyゲノム配列を得た。今回のシークエンスではゲノム全てを解読するには至らなかったが、近縁なシアノバクテリアに見られる解糖系、TCA回路およびタンパク質合成に関わる遺伝子のうち約80%を発見した。このことはSpheroid bodyゲノムの大半の領域を取得できたことを示唆するが、それに対して光化学系I,IIおよびフィコビリソームのサブユニット遺伝子は発見できなかった。このことからSpheroid bodyがその進化の中で、不要になった光合成関連遺伝子を失った可能性が考えられる。また、今回の解析では膜輸送系や二成分制御系などの細胞外との相互作用に関わる遺伝子の多くも見つからなかった。これらの遺伝子が欠失する傾向は、Spheroid body同様シアノバクテリア由来のオルガネラであるPaulinella chromatophoraの有色体ゲノムで確認されており、外環境に暴露されることのなくなった細胞内共生者ゲノムに共通して起こる事象であるかもしれない。

The intracellular にSpheroid bodyと of the diatomite of the rhopalodiaceae family is fixed with ばれる phosphine に specialized <s:1> た structure を held を. Spheroid body は intracellular symbiotic シ ア ノ バ ク テ リ ア に origin す る が, both に "smothering element fixed オ ル ガ ネ ラ" と し て stating algal cells に integration さ れ て い る と exam え ら れ て お り, intracellular symbiotic を じ た オ ル ガ ネ ラ の evolution institutions を know good の で lattice in る モ デ ル と な り る. This study で は, Spheroid body お よ び host stating algae の system of multiple others を interpret す る と と も に, Spheroid body の full ゲ ノ ム match column solution 読 を line う こ と に よ り, オ ル ガ ネ ラ change に お け る evolution Duan Jie を Ming ら か に す る matter を target と し た. This year にお and last year <s:1> studies にお て て obtain られたSpheroid bodyゲノム allocation <s:1> analysis を main と て て line った った. Next generation シ ー ケ ン ス に よ っ て have ら れ た リ ー ド を ア セ ン ブ ル し た result, 2.42 Mbp の Spheroid body ゲ ノ ム match column を た. Today back to の シ ー ク エ ン ス で は ゲ ノ ム full て を solution 読 す る に は to ら な か っ た が, nearly try な シ ア ノ バ ク テ リ ア に see ら れ る solution of sugar, TCA loop お よ び タ ン パ ク quality synthetic に masato わ る heritage 伝 son の う ち about 80% を 発 see し た. こ の こ と は Spheroid body ゲ ノ ム の most を の field obtained で き た こ と を in stopping す る が, そ れ に し seaborne て light chemistry I, II お よ び フ ィ コ ビ リ ソ ー ム の サ ブ ユ ニ ッ ト posthumous son 伝 は 発 see で き な か っ た. こ の こ と か ら Spheroid body が そ の evolution の で, don't に な っ た photosynthetic masato even heritage 伝 lost son を っ た possibility が exam え ら れ る. ま た, today back to の analytic で は membrane transport department や twenty percent "imperial system な ど の extracellular と の interaction に masato わ る posthumous son 伝 の more く も see つ か ら な か っ た. こ れ ら の heritage 伝 が owe son lost す る tendency は, Spheroid body with others シ ア ノ バ ク テ リ ア origin の オ ル ガ ネ ラ で あ る Paulinella Chromatophora の chromoplast ゲ ノ ム で confirm さ れ て お り, outside environment に exposed さ れ る こ と の な く な っ た intracellular symbiont ゲ ノ ム に common し て up こ る things like で あ る か も し れ な い.

项目成果

Rhopalodia科珪藻に見られる細胞内共生シアノバクテリアの起源と分子進化

Rhopalodiaceae硅藻中发现的内共生蓝藻的起源和分子进化

• 发表时间: 2011
• 作者: 中山卓郎;池上裕子;中山剛;井上勲;稲垣祐司;笠井文絵
• 通讯作者: 笠井文絵