光障害時におけるオートファジーを介した葉緑体品質管理とその制御機構の解析

光损伤过程中自噬的叶绿体质量控制及其控制机制分析

基本信息

批准号：
16J03408
负责人：
中村咲耶
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J03408/
关键词：
オートファジー光障害クロロファジー葉緑体シロイヌナズナ

项目摘要

本研究は、光障害によって生じる障害葉緑体の選択的除去を担う葉緑体オートファジー「クロロファジー」の、品質管理機構としての重要性とその制御機構を明らかにすることを目的としている。これまでに、光障害により膨張した異常な形態を示す葉緑体が選択的に除去されることを明らかにしてきた。さらに、膨張の主要因として、葉緑体包膜の損傷により葉緑体内と細胞質のバランスに異常が生じている可能性が考えられたため、包膜の修復や維持に関わる遺伝子が欠損した変異体において、クロロファジーの誘導頻度が変化するかどうかを調べた。包膜の修復に関わる遺伝子の機能低下株では、膨張した葉緑体の頻度は増加し、クロロファジーが活性化した。一方で、その遺伝子の機能強化株では葉緑体の膨張およびクロロファジーの誘導が抑制された。つまり、クロロファジーの誘導には、葉緑体包膜のダメージが関与していることが示された。これら成果を、米国植物生理学会誌Plant Physiology (インパクトファクター2017＝5.949) 7月号に発表することが出来 (Nakamura et al., 2018, Plant Physiol)、International Symposium on Photosynthesis and Chloroplast Biogenesis 2018 (2018年11月) でのポスター発表では、Best Poster Awardを受賞することが出来た。さらに、異常葉緑体を認識するレセプタータンパク質を同定するため、クロロファジー機能欠損変異体のスクリーニングを行った。約10,000個体の観察から、8系統のクロロファジー特異的欠損変異体の候補株を単離し、次世代シーケンサーによるゲノムリシーケンスを実施した。得られたシーケンス情報を基に、クロロファジー関連遺伝子の候補の絞り込むことが出来た。

这项研究旨在阐明氯磷酸氯磷的重要性和控制机制，该机制负责选择性去除由光粉引起的叶绿体作为质量控制机制。到目前为止，已经显示出表现出由于光毒物而扩展的异常形态的叶绿体被选择性地去除。此外，人们认为肿胀的主要原因是叶绿体包膜的损害可能会导致叶绿体和细胞质之间的平衡异常，我们研究了突变体中缺乏基因修复和维护信封的突变体中氯磷诱导变化的频率是否存在。在与封装修复有关的基因功能降低的菌株中，肿胀的叶绿体的频率增加，并激活了叶绿素。另一方面，该基因的功能增强菌株抑制了叶绿体的肿胀和叶绿素的诱导。换句话说，这表明对叶绿体包膜的损害与叶绿素的诱导有关。这些结果在植物生理学，《美国植物生理学学会杂志》（Impact Factor 2017 = 5.949）（Nakamura等人，2018年，2018年，植物生理学）以及国际光合作用和叶绿体生物学2018年《 2018年11月2日》（2018年11月）的海报演讲中介绍了这些结果。此外，为了鉴定识别异常叶绿体的受体蛋白，我们筛选了缺乏氯磷功能的突变体。从大约10,000个个体的观察结果中，分离出8种叶绿素特异性缺陷突变体的候选菌株，并使用下一代测序仪进行基因组重新方程。基于获得的序列信息，我们能够缩小与氯磷相关基因的候选者的缩小。