研究セミナー 真核細胞の設計原理：核と共生起源オルガネラの協奏的分裂制御

光合成真核細胞は、核・ミトコンドリア・葉緑体に分かれた複数の遺伝子発現系を包含し、それらの統合的な制御によって一つの機能体として成立している。この細胞システムの設計原理の中核をなすのが、共生起源オルガネラの増殖・継承を細胞周期と連動させる「核とオルガネラの協奏的分裂制御システム」である。これまでにオルガネラ分裂に関わる遺伝子群の同定が進んできた一方で、分裂装置（分裂リング）を介したオルガネラの分裂増殖機構と、それを細胞周期と連動させる仕組みには、未解明な点が多く残されている。我々は、各オルガネラの分裂リングを機能モジュールとして捉え、①分裂リングの「動作原理」と、②核とオルガネラの分裂を時間的に統合する「制御原理」の両面から、協奏的分裂制御システムの全体像に迫る研究を展開している。
本研究では、単細胞真核藻類シゾンから単離した葉緑体およびその分裂リングを利用したin vitro 葉緑体分裂誘導系を確立し、GTP加水分解に依存したリングの収縮機構を明らかにしつつある。また、我々が同定した二つのDNA結合性転写因子UCX1とUCX2が、オルガネラ分裂関連遺伝子群の発現を調節するAND-NOT型の遺伝子制御回路を形成することも見出している。
本セミナーでは、これらの研究成果を紹介し、核・ミトコンドリア・葉緑体の分裂を時間的に統合する協奏的分裂制御システムと、それによって成立する真核細胞の設計原理について議論する。