葉緑体分裂装置の構造と機能に関する研究

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本研究の目的は,葉緑体分裂装置の構造と機能を調べる事によって葉緑体の分裂機構を明らかにすることである。本年度は,シゾンから葉緑体分裂装置とともに,ミトコンドリア分裂装置の解析を行った。色素体とミトコンドリアはそれぞれシアノバクテリアとαプロテオバクテリアの祖先が原始真核生物へ細胞内共生したことによって誕生した。そのため,これらのオルガネラは独自のゲノムを持ち,分裂によってのみ増殖することが出来る。我々のこれまでの研究から,色素体とミトコンドリアの分裂はFtsZ、Dynamin、PD/MDリングなど,複数のタンパク質から構成される色素体・ミトコンドリア分裂装置によって行われている事が分かっている。しかしながらミトコンドリア分裂装置に関しては,その超分子構造や構成タンパク質,特に内側の構成タンパク質は殆ど明らかになっていない。今回,我々は新たにミトコンドリア分裂装置を無傷に単離することに成功した。単離したミトコンドリア分裂装置は色素体分裂装置と同様に超螺旋(螺旋)状,リング状構造をとることが明らかになり,その構造や動作機構は色素体分裂装置と極めて共通する機構であることが示唆された。また,単離した分裂装置のディファレンシャルプロテオミクスによって新規ミトコンドリア分裂装置構成タンパク質ZEDを同定し,その機能解析を行った。ZEDはFtsZ1とともにZED-FtsZ1リング複合体構造を形成する他,幾つかのバクテリア分裂タンパク質の特徴を有しており,宿主細胞核がミトコンドリアの細胞内共生に伴いこれらバクテリア分裂タンパク質の機能を統合・転換するため,ZED遺伝子が創られた可能性が示唆される。