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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J03172/
• 关键词: 葉緑体; 概日リズム; レトログレードシグナル; 細胞周期; 真核藻類; ミトコンドリア; 藻類; 形質転換; コンデショナルノックダウン; 遺伝子発現誘導系; オルガネラ分裂・分配; Cyclin/CDK; リン酸化

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).

This study plan は の meaning, different な る biological で あ っ た eukaryotic host と symbionts が い か に set seaborne せ ず に raised colonization を line う か を Ming ら か に す る こ と で あ る. Applicants ら は, こ れ ま で に G1 / S transition に な necessary planning write factor complex の activity が almost daily リ ズ ム に よ っ て main 観 evening party に activeness さ れ て い る こ と を tu き check め て い た (Miyagishima, Fujiwara, Sumiya et al., 2014). こ の suppression は day line に わ れ る photosynthetic と cell cycle, DNA replication と allocation, オ ル ガ ネ ラ の split allocation) の period を け, copying や distribution の DNA synthesis via を acidification ス ト レ ス か ら keep る た め に important と exam え ら れ た. こ の よ う に almost daily リ ズ ム に よ る photosynthetically active の variations change と cell cycle period の の regulating が, chloroplast を insourcing す る host eukaryotic cells の stable な raised colonization に お い て necessary で あ る と い う exam え に to っ た. 27 annual pp.47-53, applicants ら は, photosynthetic activity の の acidification - が, cell also yuan の variations change を tong じ て, cell meter に influence を and え る こ と を shown し た. こ れ は chloroplast と host cell が coordination し な が ら almost daily リ ズ ム を formation し つ cell cycle can be adjusted を す る こ と を mean し た. <s:1> であった, acidification reduction <s:1> transformation が cell clock に input force される mechanism される unknown であった. そ こ で, hour meter タ ン パ ク mass (planning write factor) と す る レ ド ッ ク ス タ ン パ ク を exploration, see 発 し CBP と name pay け た. Hour meter タ ン パ ク qualitative と CBP の combining quantity は evening party に to け て biggest に な り, hour meter タ ン パ ク qualitative と CBP が combining し な い - variant で は almost daily リ ズ ム が lost わ れ た. The prepared results で あるが あるが あるが and the <s:1> acidified reduction state of CBP が daily cycle で variation する とを とを show that た. CBP は cells の acidification is の yuan state - when を cell meter に 伝 え て い る possibility が り, こ の 発 は, chloroplast か ら の cell meter へ の レ ト ロ グ レ ー ド シ グ ナ ル を interpret し, almost daily リ ズ ム の adjust と そ れ に base づ く cell cycle を interpret す る で important で あ る. ま た, こ の よ う を な research carries out す る た め に, 単 cell red algae に お い て, but 伝 発 now induced inhibition を constructing し, thesis と し て 発 table し た (Fujiwara et al., Front Plant SCL 2015).

项目成果

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

• 发表时间: 2013
• 作者: 藤原 崇之;墨谷 暢子;宮城島 進也
• 通讯作者: 宮城島 進也

Translation-independent circadian control of the cell cycle in a unicellular photosynthetic eukaryote

• DOI: 10.1038/ncomms4807
• 发表时间: 2014-05-01
• 期刊: NATURE COMMUNICATIONS
• 影响因子: 16.6
• 作者: Miyagishima, Shin-ya;Fujiwara, Takayuki;Nakamura, Mami
• 通讯作者: Nakamura, Mami

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

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

在红色藻类Cyanidioschyzon Merolae中的热震诱导基因表达系统的发展。

• 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

Photorespiratory glycolate oxidase is essential for the survival of the red alga Cyanidioschyzon merolae under ambient CO2 conditions.

• DOI: 10.1093/jxb/erw118
• 发表时间: 2016-05
• 期刊: Journal of experimental botany
• 影响因子: 6.9
• 作者: Rademacher N;Kern R;Fujiwara T;Mettler-Altmann T;Miyagishima SY;Hagemann M;Eisenhut M;Weber AP
• 通讯作者: Weber AP