교토대학의 고바야시 유스케리학연구과 박사과정 학생, 니시무라 요시키 동조교를 중심으로 하는 그룹은, 야마구치대학, 도쿄공업대학, 호세이대학, 릿쿄대학, 일본여자대학과 공동으로, 엽록체가 가진 「잎 녹체 DNA(엽록체 핵양체)의 분배(유전)를 제어하는 유전자 MOC1과, 이 유전자가 코드하는 엽록체형 홀리데이 정션 해리 효소를 발견했다.
광합성의 장인 엽록체에서는, DNA가 다양한 단백질에 의해 접혀 「핵양체」를 구축하고 있다.엽록체 핵양체의 복제·분배는 엽록체의 분열에 앞서 행해진다.핵양체의 복제나 분열·분배(유전)는 광합성의 유지나 식물의 생존상 필수적인 요소이지만, 그 제어의 구조는 불분명했다.
연구그룹은 단세포 녹조류 클라미도모나스를 이용하여 엽록체 핵양체의 형태가 비정상인 "moc 변이체"를 단리하고, 그 원인 유전자 동정 과정에서 MOC1이라는 미지의 유전자를 발견하였다.이 유전자는 육상 식물에도 널리 보존되어 있습니다.생화학 분석을 수행하면 단백질이 홀리데이 접합부 (DNA 손상 복구, 복제, 감수 분열시 나타나는 상동 재조합이 진행되는 과정에서 나타나는 구조)의 중앙에 결합하여 구조를 정확하게 절단합니다. 하는 엽록체형 홀리데이 정션 해리 효소인 것이 밝혀졌다.
게다가 「DNA 오리가미(장단의 DNA쇄를 조합해, 다양한 구조를 설계할 수 있는 기술)」와 원자간력 현미경 기술을 조합해, 홀리데이 정션이 절단되는 모습을 관찰.그 결과, MOC1 단백질이 홀리데이 정션의 중앙부에 결합하여 절단하는 모습을 명확하게 파악하는 데 성공했다.
이번 기초적인 발견에서 엽록체에 있어서의 상동 재조합 기구의 해명, 나아가 새로운 물질 생산을 위한 응용 연구에의 전개가 기대된다.
논문 정보:【Science】Holliday junction resolvases mediate chloroplast nucleoid segregation
