クラミドモナスの遺伝子発現のリアルタイムモニタリング

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クラミドモナスは単細胞性半数体の緑藻の一種であり、寒天平板上でコロニーを形成し、遺伝子学的解析が容易である。半数体であるため、突然変異体の分離も容易である。このような優れた特性から、クラミドモナスは「Green yeast」とも称されてモデル植物の一つとなっている。細胞の凍結保存法の開発、高効率の遺伝子移入法の開発、Expression tagの網羅的解析、整列コスミドクローンの整備、DNAチップの開発などのクラミドモナスの分子遺伝学、ゲノム学の研究基盤が日本で確立されつつある。また、クラミドモナスは核、葉緑体、ミトコンドリアをそれぞれ一つずつ持っており、これらの細胞器官のゲノムにそれぞれ遺伝子移入できる唯一の生物である。そのため、核、葉緑体、ミトコンドリアの三ゲノム間での遺伝子発現の相互作用を研究する上で最適の材料と言える。クラミドモナスは生物時計の研究材料としても用いられてきており、概日性リズムの変異体も報告されている。ところが生物時計の運行を容易に計測する手段が欠けている。そこで我々は、藍色細菌やシロイヌナズナで成功している人為的生物発光系の組み込みをクラミドモナスで試みた。現在、核と葉緑体への発光遺伝子の組み込みに成功しており、有意の生物発光を観察することに成功している。葉緑体発光株で生物発光リズム系の開発に成功したが、発光レベルが低すぎてまだ実用の域には達していない。クラミドモナスでは遺伝子発現を制御するDNA領域が必ずしもまだ明らかではないので、発光コンストラクトを詳細に解析することにより、生物発光リズム系を確立したい。一旦系が確立すれば、遺時計伝子クローニングへの道は遠くないと考えている。これと並行して、核、葉緑体、ミトコンドリアでDNAチップを開発し、発現リズムを示す遺伝子群の網羅的解析を進めており、得られた知見を発光コンストラクトの作製に生かしたい。