ミトコンドリアと葉緑体の分裂制御を中心とする未知の分子ネットワークの解明

阐明以线粒体和叶绿体分裂控制为中心的未知分子网络

• 批准号: 06J07472
• 负责人: 西田 敬二
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Rikkyo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J07472/
• 关键词: ミトコンドリア; 葉緑体; 細胞内共生; オルガネラ; 分裂装置; 合成生物学; ダイナミン; FtsZ; 分裂; 融合; 紅藻

これまでにミトコンドリアの分裂制御においてダイナミン様蛋白質Dnm1の細胞周期特異的な局在と、新奇な分裂蛋白質Mda1の特異的発現とリン酸化という中心的なメカニズムを解明することができた。本年度はさらに根本的なオルガネラ構築原理に迫るためにこれまでの細胞生物学的な解析に加えて新たに合成生物学的なアプローチを導入することを試みた。合成生物学は米国を中心に近年台頭しつつある新しい学問分野であり、生命システムの構築を試みる過程のなかでこれまでの理解の検証と新たな知見の獲得を目指す次世代の生物学分野である。その手法と概念を取り入れるため本年度はその大半を米国Harvard大学医学部のPamela Silver教授の研究室での長期滞在に充てた。オルガネラの構築原理の完全な理解とはそのオルガネラを人工的に再構築でき、また自由に設計できるということによって証明される。実際に行った実験は真核生物で最も理解が進んでおりかつ遺伝子操作が容易な出芽酵母の系を用い、オルガネラとして最も単純で出芽酵母の生存に必須ではないペルオキシソームをターゲットとした。オルガネラ構築の最初のステップはタンパク質の局在であるからペルオキシソーム蛋白質の局在についてすでに存在が知られている局在化シグナルPTS1,PTS2,mPTSについて各種蛍光蛋白質にようて解析した。その結果PTS2はPTS1に比べて発現量や生育条件に依存して不安定であること、膜蛋白質はmPTSによってのみ局在するが膜貫通領域の配置により効率が大きく変わることが分かった。これらの結果から安定したオルガネラ局在シグナルの構築が可能になりオルガネラ再構築への足掛かりが得られると考えている。

到目前为止，我们已经能够阐明线粒体分裂调节中动力蛋白样蛋白DNM1细胞周期特异性定位的中心机制，以及新型有丝分裂蛋白MDA1的特异性表达和磷酸化。今年，除了先前的细胞生物学分析外，我们还试图引入一种新的合成生物学方法，以便更接近细胞器结构的基本原理。合成生物学是一个新的学术纪律领域，近年来一直在美国，尤其是在美国，并且是下一代生物学领域，旨在验证以前的理解并在尝试建立生命系统的过程中获得新知识。为了结合这些方法和概念，今年的大部分时间都花在了美国哈佛大学医学院教授帕梅拉·西尔弗（Pamela Silver）的实验室中。人为地自由重建和设计细胞器的能力证明了对细胞器原理的完全理解。我们实际进行的实验是基于糖酵母系统，该系统是真核生物中最先进，最易于操纵的酵母系统，靶向过氧化物酶体是最简单的细胞器，对于糖糖酵母的存活并不是必不可少的。由于细胞器结构的第一步是蛋白质的定位，因此对已经存在的各种荧光蛋白进行了分析，该定位信号PTS1，PTS2和MPTS已知已经存在。结果表明，根据表达水平和生长条件，与PTS1相比，PTS2是不稳定的，并且膜蛋白仅由MPT进行定位，但是根据跨膜区域的位置，它们的效率变化很大。这些结果允许构建稳定的细胞器定位信号，为细胞器重建提供了垫脚石。

项目成果

原始紅藻におけるミトコンドリア分裂機構の解析

原始红藻线粒体分裂机制分析

• 发表时间: 2007
• 作者: Yoshida Y;Kuroiwa H;Misumi O;Nishida K;Yagisawa F;Fujiwara T;Nanamiya H;Kawamura F;Kuroiwa T;西田敬二
• 通讯作者: 西田敬二

VESICLE, MITOCHONDRIAL, AND PLASTID DIVISION MACHINERIES WITH EMPHASIS ON DYNAMIN AND ELECTRON-DENSE RINGS

• DOI: 10.1016/s1937-6448(08)01203-3
• 发表时间: 2008-01-01
• 期刊: INTERNATIONAL REVIEW OF CELL AND MOLECULAR BIOLOGY, VOL 271
• 作者: Kuroiwa, T.;Misumi, O.;Kuroiwa, H.
• 通讯作者: Kuroiwa, H.

Novel dynamics of FtsZ ring before plastid abscission

质体脱落前 FtsZ 环的新动力学

• 发表时间: 2008
• 期刊: Cytologia 73
• 作者: Yoshida;Yamato
• 通讯作者: Yamato

Periodic Gene Expression Patterns during the Highly Synchronized Cell Nucleus and Organelle Division Cycles in the Unicellular Red Alga Cyanidioschyzon merolae

• DOI: 10.1093/dnares/dsn032
• 发表时间: 2009-02-01
• 期刊: DNA RESEARCH
• 影响因子: 4.1
• 作者: Fujiwara, Takayuki;Misumi, Osami;Kuroiwa, Tsuneyoshi
• 通讯作者: Kuroiwa, Tsuneyoshi

A 100%-complete sequence reveals unusually simple genomic features in the hot-spring red alga Cyanidioschyzon merolae.

• DOI: 10.1186/1741-7007-5-28
• 发表时间: 2007-07-10
• 期刊: BMC biology
• 影响因子: 5.4
• 作者: Nozaki H;Takano H;Misumi O;Terasawa K;Matsuzaki M;Maruyama S;Nishida K;Yagisawa F;Yoshida Y;Fujiwara T;Takio S;Tamura K;Chung SJ;Nakamura S;Kuroiwa H;Tanaka K;Sato N;Kuroiwa T
• 通讯作者: Kuroiwa T