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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

基本信息

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

项目摘要

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。

Rhopalodia is a family of algae that specializes in intracellular Spheroid body and protein fixation. Spheroid body is the origin of intracellular symbiosis, namely,"protein fixation" and "algae cell integration". In this study, the diversity of Spheroid body and host system was analyzed. The complete configuration of Spheroid body was analyzed. The evolution stage of Spheroid body and host system was analyzed. This year's study was conducted in the same way as last year's. The next generation of Spheroid body alignment was obtained. In the present case, the total number of unsolved problems in the TCA loop is about 80%. The Spheroid Body is the most important part of the Photochemical System I and II. The evolution of the Spheroid body is in the middle, not in the middle, and the possibility of the loss of the photosynthetic correlation is examined. The analysis of membrane transport system and two-component control system are related to extracellular interaction. The tendency of the Spheroid body isoform to lose its origin is to identify Paulinella chromophora chromophore, which is commonly associated with intracellular symbionts.