To reveal the underlying mechanisms of the proliferation of cellular organelles

 我々は、葉緑体とミトコンドリアの分裂増殖機構の解析を基軸として、真核細胞に含まれる全てのオルガネラの分裂増殖機構の解明、さらには細胞が『増える』という真核生物に共通する基本原理の解明を目指しています。しかしながら一般的に研究に用いられている細胞・ゲノム構造が複雑化した高等動物・植物では、これらのオルガネラと細胞の分裂増殖過程を詳細に解析することは非常に困難です。このため我々は、原始的かつシンプルな細胞構造を持つ単細胞紅藻シアニディオシゾン(通称シゾン)を主に用いて研究を進めています。シゾンは、①1つの細胞あたりに細胞核・ミトコンドリア・葉緑体を1つずつしか含みません。また②細胞周期を通じて細胞の形態変化に明確な規則性があり、顕微鏡観察によって細胞周期を特定することできます。そして③ゲノム構造も極めてシンプルであり、真核細胞生物としては最小のゲノムサイズ(16Mbp)と最小の遺伝子セット(4775遺伝子)から構成されており、④様々な遺伝子改変技術(相同組換え等)、遺伝子発現誘導法・抑制法、形質転換株の保存法も確立しています。また⑤様々なオルガネラを単離する技術が確立しているほか、⑥現在でもミトコンドリアと葉緑体の分裂装置を単離することが出来る唯一の生物です。シゾンの生物学的特徴を基に、細胞生物学・分子生物学的な手法だけでなく、ゲノミクス、トランスオミクス、バイオインフォマティクス、一分子イメージング、ライブイメージング、ゲノム編集、さらには自分たちで新たな解析法の開発も行うことによって、各研究目標の達成を目指しています。

  To accomplish the challenging aims of our research projects, we use the primitive unicellular alga Cyanidioschyzon merolae (Matsuzaki et al. 2004). This single-celled organism contains only a few membranous organelles: one cell nucleus, one mitochondrion, one plastid , one peroxisome, a simple-shaped ER, one Golgi with two cisternae, and a few vacuoles. This alga has only 4,775 genes in its genome. A synchronous, drug-free cultivation method has been established for C. merolae, and the absence of a rigid cell wall has made it possible to develop effective organelle isolation methods. Many genetic techniques, as well as genome- and system-wide multi-omics analyses, can now be carried out using this system. Importantly, this alga is the only organism for which methods have been established for the isolation of intact plastid- and mitochondrial-division machinery (Yoshida et al. 2006; 2009; 2010; 2017). By using the simplest eukaryote, combined with genomcis, transomics, bioinfomatics, single-molecule imaging, live-imaging, genome editing, and emerging biotechnologies, we are challenging to reveal the underlying mechanisms of the proliferation of cellular organelles.

 

© 2019 by Yamato Yoshida