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

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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).