Holliday结分解酶的鉴定对叶绿体的类核形态和分离至关重要

Plant Morphology Pub Date : 1900-01-01 DOI:10.5685/PLMORPHOL.30.73

Yusuke Kobayashi, O. Misumi, Y. Nishimura

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摘要

73前言藻类和植物的叶绿体通过光合作用生产氧气和有机物，支撑着地球上几乎所有的生命活动。叶绿体起源于12亿多年前在真核细胞内共生的蓝藻杆菌，具有独特的基因组(叶绿体DNA)和基因表达系统(Gray 1992，辛普森与斯坦2002,Archibald 2015)。叶绿体基因组尺寸缩小到蓝藻基因组尺寸的10%左右，叶绿体基因组中含有光合作用和叶绿体新生所必需的基因，是藻类和植物生长所必需的。2003, Timmis et al. 2004, Stern et al. 2010)。一般来说，一个叶绿体含有约100个拷贝的叶绿体DNA，在每个细胞含有数十个叶绿体的陆地植物细胞中，一个细胞具有数千个拷贝的叶绿体DNA (Kuroiwa 1991).大量的叶绿体DNA并不是裸着浮在stroma上，而是通过与各种蛋白质相互作用形成绿体核样体结构(Kuroiwa 1991, Sato et al. 1999, Kobayashi et al. 2002, Sakai et al. 2004，Karcher et al. 2009).叶绿体核样体通过利用荧光显微镜和DAPI、SYBR Green I等开发DNA荧光染色法，于20世纪80年代实现了可视化(Kuroiwa 1991)。近年来对陆地植物叶绿体核样体进行原体分析的结果表明，叶绿体核样体可以复制叶绿体DNA，提示修复、转录、遗传中枢，即叶绿体中的染色体样结构。(Pfalz et al. 2006, Krupinska et al. 2013，Pfalz and Pfannschmidt 2013).在显微镜下，叶绿体核样体在藻类、植物种类之间被观察为相同的小亮点。但是，构成叶绿体核样体的蛋白质在从藻类进化为植物时是共生PLANT MORPHOLOGYvol. 30 pp. 73-81 INVITED REVIEW

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Identification of Holliday junction resolvases crucial for the chloroplast nucleoid morphology and segregation

73 はじめに藻類や植物の葉緑体は光合成によって酸素や有機物を生産することで地球上のほぼ全ての生命活動を支えている.葉緑体は12億年以上前に真核細胞内に共生したシアノバクテリアを起源にすると考えられ,独自のゲノム(葉緑体DNA) 及び遺伝子発現系を有する(Gray 1992, Simpson and Stern 2002, Archibald 2015).葉緑体ゲノムサイズはシアノバクテリアゲノムサイズの10%程度まで縮退しているが,葉緑体ゲノムは光合成や葉緑体新生に欠かせない遺伝子をコードしており,藻類や植物の生育に必須である(Allen 2003, Timmis et al. 2004, Stern et al. 2010).一般的に,一つの葉緑体には相同な葉緑体DNAが約100コピー含まれており, 一細胞当たり数十の葉緑体を含む陸上植物細胞では, 一細胞が数千コピーの葉緑体DNAを有する事になる(Kuroiwa 1991).この大量の葉緑体DNAはストロマを裸で浮遊するのではなく,様々なタンパク質と相互作用することで葉緑体核様体構造を形成する(Kuroiwa 1991, Sato et al. 1999, Kobayashi et al. 2002, Sakai et al. 2004, Karcher et al. 2009). 葉緑体核様体は,蛍光顕微鏡とDAPIやSYBR Green IなどによるDNA蛍光染色法の開発により1980年代に可視化された(Kuroiwa 1991).近年の陸上植物の葉緑体核様体のプロテオーム解析の結果は,葉緑体核様体が葉緑体DNA複製, 修復,転写,遺伝の中枢,即ち葉緑体における染色体様構造であることを示唆している(Pfalz et al. 2006, Krupinska et al. 2013, Pfalz and Pfannschmidt 2013). 顕微鏡下では葉緑体核様体は藻類・植物種間で同じような小さな輝点として観察される.しかし,葉緑体核様体を構成するタンパク質は,藻類から植物に進化する際に共生 PLANT MORPHOLOGY vol. 30 pp. 73-81 INVITED REVIEW

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