緑藻から植物へと受け継がれた仕組み

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2020-12-07

life_sciences_medicine

{'items': [{'key': '2k0mg', 'term': 'タンパク質輸送チャネルと輸送モーター', 'description': {'blocks': [{'key': '67vvh', 'text': 'タンパク質が生体膜を通過するために通るための孔(チャネル)はトランスロコンと呼ばれ、多くの場合、複数のサブユニットからなる膜タンパク質複合体である。生命は長い進化の過程で、細胞を構成する膜にそれぞれ特異的なタンパク質輸送チャネルを進化させてきた。さらに、タンパク質のような高分子が生体膜を一方向に通過するには、通過するための孔(チャネル)だけでは不十分で、何らかのエネルギーを必要とする。多くの場合、輸送チャネルと共役して働くタンパク質が輸送すべきタンパク質を捉え、ATPの加水分解エネルギーを利用して構造変化を起こすことで、タンパク質の一方向の輸送を導く。このような仕組みをタンパク質輸送モーターと呼ぶ。タンパク質輸送チャネルと輸送モーターは、機能分化した多くの細胞内膜系を含み持つ真核細胞が進化する上で、必要不可欠の分子装置であったと言える。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': 'cf2pq', 'term': '葉緑体誕生の謎', 'description': {'blocks': [{'key': 'a2nv5', 'text': '葉緑体は、酸素発生型の光合成を営むシアノバクテリアの一種が、既にミトコンドリアや核を有していた祖先の真核細胞に内共生したことに起源を有すると考えられている。内共生体が、細胞内構造体である葉緑体として成立するためには、細胞分裂に伴って正しく受け継がれていく機構だけでなく、タンパク質など様々な分子を葉緑体内へ輸送する分子機構の確立が必要であったと考えられる。内共生体が本来自前で合成していたタンパク質は、進化の過程でその遺伝子が、内共生体ゲノムからホストの核ゲノムへと移り、ホストゲノムと協調した制御を受ける事が容易となった。一方で、これら核ゲノムコードのタンパク質が細胞質ゾルで合成された後に葉緑体へと正しく運ばれる分子装置が葉緑体を包む膜上に確立される事が必須であった。内共生が成立した後のごく初期の段階で、どのようにしてタンパク質輸送チャネルと輸送モーターが生じたのか、その進化的起源に注目が集まっている。その解明により葉緑体を持つ光合成真核生物誕生の謎に一歩近づくと考えられる。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': '25uv9', 'term': '中井准教授らの研究グループにより明らかに', 'description': {'blocks': [{'key': '48noj', 'text': 'タイトル:Uncovering the Protein Translocon at the Chloroplast Inner Envelope Membrane.(2013) Science 339, 571-574.( https://doi.org/10.1126/science.1229262)', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [{'offset': 89, 'length': 7, 'style': 'BOLD'}, {'offset': 89, 'length': 7, 'style': 'ITALIC'}], 'entityRanges': [{'offset': 112, 'length': 39, 'key': 0}], 'data': {}}, {'key': '3o9pn', 'text': '著者名: Shingo Kikuchi, Jocelyn Bédard, Minako Hirano, Yoshino Hirabayashi, Maya Oishi, Midori Imai, Mai Takase, Toru Ide, & Masato Nakai*', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}, {'key': '4ctbf', 'text': 'プレスリリース:https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2013/20130201_1', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [{'offset': 8, 'length': 55, 'key': 1}], 'data': {}}, {'key': '5fj9c', 'text': '', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}, {'key': 'd84t1', 'text': 'タイトル:A Ycf2-FtsHi heteromeric AAA-ATPase complex is required for chloroplast protein import.(2018) Plant Cell 30, 2677-2703.( https://doi.org/10.1105/tpc.18.00357)', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [{'offset': 99, 'length': 11, 'style': 'BOLD'}, {'offset': 99, 'length': 11, 'style': 'ITALIC'}], 'entityRanges': [{'offset': 126, 'length': 36, 'key': 2}], 'data': {}}, {'key': '3lo8p', 'text': '著者名: Shingo Kikuchi, Yukari Asakura, Midori Imai, Yoichi Nakahira, Yoshiko Kotani, Yasuyuki Hashiguchi, Yumi Nakai, Kazuaki Takafuji, Jocelyn Bédard, Yoshino Hirabayashi-Ishioka, Hitoshi Mori, Takashi Shiina, & Masato Nakai*)', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}, {'key': 'anefg', 'text': 'プレスリリース:https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2018/20181012_1', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [{'offset': 8, 'length': 55, 'key': 3}], 'data': {}}, {'key': 'd4cja', 'text': '', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {'0': {'type': 'LINK', 'mutability': 'MUTABLE', 'data': {'url': 'https://doi.org/10.1126/science.1229262'}}, '1': {'type': 'LINK', 'mutability': 'MUTABLE', 'data': {'url': 'https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2013/20130201_1'}}, '2': {'type': 'LINK', 'mutability': 'MUTABLE', 'data': {'url': 'https://doi.org/10.1105/tpc.18.00357'}}, '3': {'type': 'LINK', 'mutability': 'MUTABLE', 'data': {'url': 'https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2018/20181012_1'}}}}}, {'key': 'agtvm', 'term': '葉緑体工学', 'description': {'blocks': [{'key': 'cvg0n', 'text': '葉緑体は自然界が生み出した光エネルギーを化学エネルギーに変換する究極の生物工場である。この仕組みを一部利用して、本来葉緑体が行わない代謝系を導入し、例えば有用生理活性物質等の大量生産に結びつけようとする研究分野を葉緑体工学と言う。葉緑体機能を改変した植物や藻類を太陽光のもと栽培/培養するだけで、目的物質を増やす事ができる。葉緑体への新奇代謝系の導入には、葉緑体ゲノムを改変し、葉緑体内で酵素タンパク質を生合成させる方法と、核ゲノムを改変し、葉緑体へ酵素タンパク質等を送り込む方法の2通りある。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}]}

['protein']

['中井正人']

葉緑体のタンパク質輸送装置に関しては、10年以上前から提唱されている古いモデルが教科書にも掲載され定着していました。われわれのグループでは、この定説の証明方法に疑問を持ち、2013年に新奇なタンパク質輸送チャネルを植物で発見しサイエンス誌に発表、2018年にはこの輸送チャネルと共に働く新奇な輸送モーターを発表しています。しかし、未だ古い定説を信じている研究者からは、われわれが提唱した輸送装置が進化的に保存されているのかどうか、疑問が呈されていました。今回の論文発表により、輸送チャネルと輸送モーターが植物の祖先となる緑藻の段階で既に確立されていたことがわかり、この輸送装置が葉緑体形成に普遍的に必要とされてきたものである事が証明されたのと同時に、内共生後の葉緑体の成立に重要な役割を果たした事が示唆される結果となりました。

中井正人

准教授

蛋白質研究所

http://www.dma.jim.osaka-u.ac.jp/view?l=ja&u=5739&k=%E4%B8%AD%E4%BA%95%E6%AD%A3%E4%BA%BA&kc=1&sm=keyword&sl=ja&sp=1