田草川真理 理学研究科研究員、西村芳树 同助教、山口大学、茨城大学、立命館大学らの研究グループは緑藻クラミドモナスの葉緑体核様体の解析から、葉緑体DNAを折りたたむタンパク質「DNAクリップ」を発見しました。
生物の遗伝情报を担う顿狈础は、细胞にきちんと収まるように、生体内で小さく折りたたまれなければなりません。たとえば细胞核顿狈础は多様なヒストンによって折りたたまれて染色体を构筑し、ミトコンドリア顿狈础は罢贵础惭/础产蹿2辫と呼ばれるタンパク质によって折りたたまれて「核様体」を形成します。一方、植物などで光合成を担う重要な细胞内小器官である叶緑体にも独自の顿狈础が存在しますが、これら叶緑体顿狈础が折りたたまれて「叶緑体核様体」を形成する仕组みはわかっていませんでした。
本研究によって発見されたタンパク質は、2つのDNA結合部位（High mobility group（HMG）box）を持っており、その構造はミトコンドリアのTFAM/Abf2pとそっくりでした。HMG box domain protein（HBD）1と名付けたこのタンパク質について、ゲノム編集によって遺伝子を破壊すると、葉緑体核様体は解けて小さくなりました。さらにHBD1タンパク質のDNAへの結合様式を、高速原子間力顕微鏡とDNAオリガミをもちいて観察してみると、HBD1がDNAを折り曲げたり（bending）、２本のDNA鎖を架橋（bridging）したりする様子が捉えられました。これらの結果から、HBD1は2つのDNA結合領域を用いて、DNAを折り曲げたり架橋したりする「DNAクリップ」として、葉緑体DNAを折りたたみ、葉緑体核様体の構築に貢献していることが示されました。
本研究の成果は、2021年5月11日に、国際学術誌「PNAS （米国科学アカデミー紀要） 」のオンライン版に掲載されました。
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Mari Takusagawa, Yusuke Kobayashi, Yoichiro Fukao, Kumi Hidaka, Masayuki Endo, Hiroshi Sugiyama, Takashi Hamaji, Yoshinobu Kato, Isamu Miyakawa, Osami Misumi, Toshiharu Shikanai, Yoshiki Nishimura (2021). HBD1 protein with a tandem repeat of two HMG-box domains is a DNA clip to organize chloroplast nucleoids in Chlamydomonas reinhardtii. Proceedings of the National Academy of Sciences, 118(20), e2021053118.
毎日新聞（5月15日 23面）に掲載されました。
