原始的染色体及び核膜の構造・機能・動態から探る真核細胞の起源

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これまでの研究期間において、原始紅藻Cyanidioschyzon merolae(以下シゾンと呼ぶ)のセントロメアの動態と比較的安定な構造を伴う核膜の分配の過程を捉えることに成功した(丸山ら、投稿予定)。今年度は、さらにこのシゾン染色体の分配様式に関する知見を得るべく、上流のシグナル伝達経路に着目して解析を行った。ゲノム解析の結果、シゾンは光受容体をコードする遺伝子としては青色光受容体クリプトクロムしか持たないことが明らかとなった。単細胞生物におけるこれらの遺伝子の機能が殆ど未知であることや、明暗周期により細胞分裂同調が容易な光合成生物であるシゾンにおいて、光が同調化に重要な要素であることなどを考えると、これらの光受容体を介したシグナル伝達系の解析は植物細胞の進化を解析する上で重要な視点であると考えられたことから、シゾンのゲノム情報を十二分に活かし、光依存的、特に青色光依存的遺伝子発現変化を探索すべく、マイクロアレイを用いたトランスクリプトーム解析を行った。その結果、青色光特異的な発現変化を示すと思われる遺伝子を複数同定し、それがシロイヌナズナ等の高等植物で知られている青色光応答性遺伝子群と類似した傾向を持つ事を示した。このことは青色光シグナル伝達システムの枠組みが植物進化の非常に初期の段階で既に確立されていた可能性を示唆している。今後はこうしたシグナル伝達系への青色光受容体の関与、さらに下流に存在する転写調節系へのシグナル伝達経路の解明などが期待される。以上のように、細胞核の構造、機能、動態に加え、さらに光シグナル伝達経路の進化という視点を加えることにより、真核生物の進化の非常に初期の段階で現行のシステムの多くの枠組みが既に確立されていたことが示唆されたことは、進化研究における新視点の提供という点において非常に意義深い成果であると考える。