DNA修飾がもたらす葉緑体遺伝の仕組み

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有性生物におけるミトコンドリアや葉緑体の片親遺伝は広く知られた現象である。しかし片親遺伝の過程で、オスではなくメスのオルガネラが残されるメカニズムは、未だに多くの点が謎のまま残されている。有性単細胞緑藻・クラミドモナスにおいても、配偶子の接合に伴い、オスの葉緑体DNAが選択的に分解され、メスの葉緑体DNAの片親遺伝が生じる。この配偶子分化から接合の過程では、メスの葉緑体で特異的にDNA修飾が起きていることも知られている。本研究では、クラミドモナスにおける葉緑体の片親遺伝のメカニズムとして、このDNAの修飾が関与する可能性に焦点を当て、DNA修飾酵素の分子実体の特定、葉緑体DNA上の修飾領域の特定、DNA修飾と接合および減数分裂時のDNA動態との関連性の検証を通じて、「分解・保護するオルガネラDNAの選択」の分子機構に迫ることを目的としている。これまでにゲノム編集によって葉緑体DNA修飾酵素の候補遺伝子の変異体の作出しており、この変異体が片親遺伝に異常を示すことを示すデータが出ていたが、R4年度にはこの再現性を確認することができた。また、候補遺伝子のうちの１つについて、クラミドモナス細胞での発現に成功し、その局在が葉緑体であることも明らかになった。葉緑体以外にも細胞質中に輝点が見えていることから、ミトコンドリアにも共局在している可能性が見えてきている。また変異体におけるこの候補遺伝子の発現により、少なくとも部分的にはDNA修飾を回復させることが可能であった。年度内に次世代シーケンス解析を行い、野生型と変異体についてデータを取得するところまで進められたので、今後はそのデータの解析を行い、葉緑体DNA上の修飾領域の特定を進めたい。