オルガネラゲノム核様体の構造様式：その蛋白質構成、ダイナミズムに迫る

细胞器基因组核的结构风格：探讨其蛋白质组成和动态

基本信息

批准号：
14J00786
负责人：
小林優介
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

葉緑体核様体の形態制御に関わる分子メカニズムに迫るべく、緑藻クラミドモナスの変異体monokaryotic chloroplast (moc) H72に注目した。mocH72は葉緑体DNAの不均等分配が頻繁に観察される（Misumi et al., Protoplasma, 1999）。申請者はmocH72の原因遺伝子MOC1を同定し、さらに陸上植物シロイヌナズナにおいても、MOC1は葉緑体に局在し、葉緑体DNAの維持や葉緑体核様体の形態制御に極めて重要であることを示した。MOC1はSWISSホモロジーモデリングによってバクテリアのRuvCタンパク質様構造を形成することが示唆された。RuvCは相同組換えの最終ステップであるホリデイジャンクション（HJ）の切断酵素であり、葉緑体において相同の活性を示す酵素はこれまで見つかっていない。申請者は、MOC1はHJに特異的に結合し、補因子としてマグネシウムイオンやマンガンイオンを要求しながら、25-35℃付近で強いエンドヌクレアーゼ活性を示すことを明らかにした。さらに、様々な構造や配列を持つ基質を作成し、シス配列や構造特異性を解析したところ、MOC1は切断活性にはシス配列として長い相同配列は必要とせず、コア配列C↓C（↓は切断サイト）を点対称に切断することを証明した。葉緑体には約80コピーの相同DNA分子が存在しており、それらは光合成によって発生する活性酸素種などによって常に障害をうける。つまり、葉緑体では頻繁な相同組換えによって、葉緑体DNA分子同士はHJによって繋がった構造（葉緑体DNAコンカテマー）を形成すると考えられている。MOC1は葉緑体内においてHJを切断し、コンカテマーを解消することで葉緑体DNAの可動性、延いては葉緑体核様体の可動性を保証していると考えられる。

为了仔细研究叶绿体核苷的形态调节所涉及的分子机制，我们专注于绿藻衣原体的突变体叶绿体（MOC）H72。 Moch72经常观察到叶绿体DNA的不相等分布（Mayumi等，Protoplasma，1999）。申请人确定了MOCH72的病因MOC1，还表明MOC1位于陆地植物拟南芥中的叶绿体中，对于维持叶绿体DNA和控制叶绿体核苷的形态非常重要。有人提出，MOC1通过瑞士同源性建模形成细菌RUVC蛋白样结构。 RUVC是假日连接（HJ）同源重组的最后一步的乳沟酶，并且没有发现酶在叶绿体中表现出同源活性。申请人表明，MOC1特异性与HJ结合，并在25-35°C附近表现出强核酸酶活性，需要镁离子和锰离子作为辅因子。此外，创建了具有各种结构和序列的底物，并分析了顺式序列和结构特异性，并证明MOC1不需要长时间的同源序列作为裂解活性的顺式序列，并裂解了核心序列C↓C（裂解位点是序列的介绍形式）。叶绿体中大约有80份同源DNA分子的副本，并且它们不断受光合作用产生的活性氧的破坏。换句话说，人们认为，在叶绿体中，叶绿体DNA分子形成由HJ（叶绿体DNA confatemers）连接的结构。 MOC1在叶绿体中切开HJ并解决助剂，从而确保叶绿体DNA的迁移率，进而确保叶绿体核苷的迁移率。