染色体の複製・分配とミトコンドリア・葉緑体の分裂・分配に共通する制御機構の解明

阐明染色体复制/分离和线粒体/叶绿体分裂/分离常见的控制机制

基本信息

批准号：
13J03172
负责人：
藤原崇之
金额：
$ 2.53万
依托单位：
National Institute of Genetics
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究計画の意義は、異なる生物であった真核宿主と共生体がいかに対立せずに増殖を行うかを明らかにすることである。申請者らは、これまでにG1/S移行に必要な転写因子複合体の活性が概日リズムによって主観的夕方に活性化されていることを突き止めていた(Miyagishima, Fujiwara, Sumiya et al., 2014)。この制御は昼に行われる光合成と細胞周期進行（ＤＮＡ複製と分配、オルガネラの分裂分配）の時期を分け、複製や分配中のＤＮＡを光合成酸化ストレスから守るために重要と考えられた。このように概日リズムによる光合成活性の変化と細胞周期進行の時期の調節が、葉緑体を内包する宿主真核細胞の安定的な増殖において必要であるという考えに至った。平成27年度、申請者らは、光合成活性の変化が、細胞内の酸化還元の変化を通じて、細胞時計に影響を与えることを示した。これは葉緑体と宿主細胞が協調しながら概日リズムを形成し且つ細胞周期進行を調節することを意味した。しかし、酸化還元の変化が細胞時計に入力される機構は不明であった。そこで、時計タンパク質（転写因子）と結合するレドックスタンパク質を探索、発見しCBPと名付けた。時計タンパク質とCBPの結合量は夕方に向けて最大になり、時計タンパク質とCBPが結合しない変異体では概日リズムが失われた。予備結果ではあるが、CBPの酸化還元状態が日周周期で変化することを示した。CBPは細胞の酸化還元状態の変化を細胞時計に伝えている可能性がり、この発見は、葉緑体からの細胞時計へのレトログレードシグナルを解明し、概日リズムの調節とそれに基づく細胞周期進行を解明する上で重要である。また、このような研究を遂行するために、単細胞紅藻において、遺伝子発現誘導抑制系を構築し、論文として発表した(Fujiwara et al., Front Plant Sci 2015).

该研究计划的重要性是阐明真核宿主如何在没有冲突的情况下扩散。申请人先前已经发现，G1/s转变所需的转录因子复合物的活性在晚上被昼夜节律主观激活（Miyagishima，Fujiwara，Sumiya，Sumiya等，2014）。为了分开白天发生的光合作用和细胞周期进程的周期（DNA复制和分布，细胞器的分裂和分布），并保护在光合作用氧化应激中复制和分布期间的DNA。这导致了这样一个想法，即光合作用活性的变化和昼夜节律的细胞周期进展时间对于构成叶绿体的宿主真核细胞的稳定增殖必不可少。 2015年，申请人表明，光合作用活性的变化通过细胞内氧化还原的变化影响细胞时钟。这意味着叶绿体和宿主细胞协调形成昼夜节律并调节细胞周期进程。但是，氧化和氧化还原变化输入细胞钟的机制尚不清楚。因此，我们搜索并发现了与时钟蛋白（转录因子）结合的氧化还原蛋白，并将其命名为CBP。手表蛋白和CBP的结合在晚上最大化，而昼夜节律在未结合时钟蛋白和CBP的突变体中丧失。尽管初步结果表明CBP的氧化还原状态在昼夜时期变化。 CBP可能会将细胞氧化还原状态的变化传播到细胞时钟，这一发现对于从叶绿体阐明逆行信号到细胞时钟很重要，调节昼夜节律和基本的细胞周期进程。为了进行此类研究，单细胞红藻类构建了基因表达抑制系统，并作为论文发表（Fujiwara等人，Front Plant Plant Sci 2015）。

项目成果

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专利数量（0）

細胞周期の進行と連携した葉緑体とミトコンドリア分裂の制御機構の解析

叶绿体和线粒体分裂与细胞周期进程的控制机制分析

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
藤原崇之;墨谷暢子;宮城島進也
通讯作者：
宮城島進也

Development of a heat-shock inducible gene expression system in the red alga Cyanidioschyzon merolae.

DOI：
10.1371/journal.pone.0111261
发表时间：
2014
期刊：
PloS one
影响因子：
3.7
作者：
Sumiya N;Fujiwara T;Kobayashi Y;Misumi O;Miyagishima SY
通讯作者：
Miyagishima SY

Algae sense exact temperatures: small heat shock proteins are expressed at the survival threshold temperature in Cyanidioschyzon merolae and Chlamydomonas reinhardtii.

DOI：
10.1093/gbe/evu216
发表时间：
2014-09-29
期刊：
Genome biology and evolution
影响因子：
3.3
作者：
Kobayashi Y;Harada N;Nishimura Y;Saito T;Nakamura M;Fujiwara T;Kuroiwa T;Misumi O
通讯作者：
Misumi O

A nitrogen source-dependent inducible and repressible gene expression system in the red alga Cyanidioschyzon merolae.

DOI：
10.3389/fpls.2015.00657
发表时间：
2015
期刊：
Frontiers in plant science
影响因子：
5.6
作者：
Fujiwara T;Kanesaki Y;Hirooka S;Era A;Sumiya N;Yoshikawa H;Tanaka K;Miyagishima SY
通讯作者：
Miyagishima SY

DipM is required for peptidoglycan hydrolysis during chloroplast division.