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ロドプシン保有細菌の"ハイブリッド・ソーラー自動車仮説"の証明

Research Project

Project/Area Number 15J07201
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Aquatic life science
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

中島 悠  東京大学, 新領域創成科学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2016: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywordsロドプシン / 海洋細菌 / トランスクリプトーム解析 / 微生物生態学
Outline of Annual Research Achievements

当該研究年度はロドプシンを複数持つ細菌において、ロドプシンが光条件、塩分、増殖期ごとにどの程度発現するのか比較トランスクリプトーム解析により明らかにし、作業仮説の証明を試みた。作業仮説では、ロドプシンが働く条件下では呼吸活性が低下し、プロトン勾配の形成を一部肩代わりできるとしているため、トランスクリプトーム解析では、ロドプシンと呼吸鎖関連遺伝子、各種トランスポーター遺伝子の相関解析を行った。
その結果、ロドプシンを細胞内に3つ保有する細菌においては、H+を排出するPRとNa+を排出するNaRの発現パターンが似通っており、Cl-を取り込むClRの発現パターンはPRやNaRとは異なっていることが明らかとなった。発現に影響する要素としては、塩分が最も大きく、次いで光条件、培養日数ということも示唆され、これまで全くわかっていなかった、NaRやClRの発現条件を明らかにする上で重要な知見が得られた。
3つのロドプシンとその他の遺伝子間における相関解析の結果、PRやNaRはリボソームタンパク質やTCA回路関連遺伝子、脂肪酸合成系の遺伝子などと高い相関を示した。一方、ClRはストレス応答遺伝子や、活性酸素除去タンパクなどと相関が高く、低発現であることも踏まえると、PRやNaRの発現のみでは膜電位形成が不十分な(ストレス)条件下において補助的な役割を担うのではないかと考えられる。作業仮説は「ロドプシンが働く際は呼吸によるプロトン勾配形成の負担を一部肩代わりする」というものであるが、発現の相関からは、PRやNaRと呼吸鎖関連の遺伝子は正の相関を示しており、貧栄養条件では、呼吸鎖もロドプシンも両方とも発現させる必要がある可能性が示唆された。今後、富栄養培地の結果も踏まえて考察する必要がある。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2017 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Hawaii/C-MORE(米国)

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] ハワイ大学C-MORE(米国)

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Journal Article] Draft Genome Sequences of Tersicoccus phoenicis DSM 30849T, Isolated from a Cleanroom for Spacecraft Assembly, and Tersicoccus sp. Strain Bi-70, Isolated from a Freshwater Lake2017

    • Author(s)
      Yu Nakajima, Susumu Yoshizawa, Keiji Nakamura, Yoshitoshi Ogura, Tetsuya Hayashi and Kazuhiro Kogure
    • Journal Title

      Genome announcements

      Volume: 5 Issue: 13

    • DOI

      10.1128/genomea.00079-17

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Structural mechanism for light-driven transport by a new type of chloride ion pump, Nonlabens marinus rhodopsin-32016

    • Author(s)
      Toshiaki Hosaka, Susumu Yoshizawa, Yu Nakajima, Noboru Ohsawa, Masakatsu Hato, Edward F. DeLong, Kazuhiro Kogure, Shigeyuki Yokoyama, Tomomi Kimura-Someya, Wataru Iwasaki and Mikako Shirouzu
    • Journal Title

      Journal of Biological Chemistry

      Volume: 291 Issue: 34 Pages: 17488-17495

    • DOI

      10.1074/jbc.m116.728220

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 複数のロドプシンを保有する細菌の比較トランスクリプトーム解析2016

    • Author(s)
      中島悠,吉澤晋,Edward F. DeLong,木暮一啓
    • Organizer
      水圏微生物研究フォーラム2016
    • Place of Presentation
      東京大学大気海洋研究所(千葉県柏市)
    • Year and Date
      2016-08-09
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] プロテオロドプシン保有細菌における発光量の調節2015

    • Author(s)
      中島悠、吉澤晋、木暮一啓
    • Organizer
      BMB2015 第38回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      神戸コンベンションセンター・兵庫・神戸
    • Year and Date
      2015-12-01
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] ロドプシン保有細菌における発光量の調節2015

    • Author(s)
      中島悠
    • Organizer
      公益財団法人発酵研究所・寄附講座開設記念シンポジウム
    • Place of Presentation
      首都大学東京南大沢キャンパス・東京・八王子市
    • Year and Date
      2015-11-23
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Physiological advantage of bacteria possessing multiple rhodopsins2015

    • Author(s)
      Yu Nakajima, Susumu Yoshizawa, Kazuhiro Kogure
    • Organizer
      14th SAME Symposium for Aquatic Microbial Ecology
    • Place of Presentation
      スウェーデン・ウプサラ
    • Year and Date
      2015-08-23
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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