シアノバクテリアにおける光合成電子伝達鎖のレドックス検知機構の解明

• Project/Area Number: 17770029
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 植物生理・分子
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 日原 由香子 Saitama University, 大学院・理工学研究科, 助教 (60323375)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2007: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2006: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2005: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: シグナル伝達 / 転写制御 / シアノバクテリア / 光合成 / 光順化 / 発現制御 / 生理学 / レドックス調節

Research Abstract

LuxR型低分子量転写因子PedRは光合成電子伝達活性の低い弱光下でいくつかの遺伝子の発現を制御している。しかし光合成電子伝達活性の高まる強光下では一過的に不活化され転写調節能を失う。この活性変換の際に、PedRが構造変化を起こすことが、抗PedR抗体を用いたウェスタン解析により明らかになった。すなわち、不活型タンパク質の泳動度が活性化型より遅れることを見出した。そこで、光合成電子伝達活性の検知ならびに活性変換メカニズムを解明するために、PedRヘアミノ酸変異を導入し、弱光下、強光下におけるPedR標的遺伝子の発現レベルをノーザン法により調べた。シアノバクテリアのPedRオルソログ間で高度に保存されているK40、T54、T56、W65、K71をそれぞれアラニンに置換した結果、PedRの転写因子としての機能に、以下のような影響が見られた。K40A、T54A:リプレッサー、アクチベーターの両機能が弱まる。T56A:特に影響なし。W65A:アクチベーター機能が失われる。K71A:リプレッサー、アクチベーターの両機能が失われる。今後はこれらの変異株について、光強度変化時のPedR活性変換がどのように行われているかどうかを、ウェスタン解析により調べていきたい。さらに、TOF-MS解析により、PedR活性型・不活型がそれぞれどのような修飾を受けているか調べることを予定しており、その準備としてPedRを過剰に発現するSynechocystis sp. PCC 6803株を作製した。

Research Products

• [Journal Article] Coordinated high-light response of genes encoding subunits of photosystem I is achieved by AT-rich upstream sequences in the cyanobacterium Synechocystis sp. strain PCC 6803. (2007)
  • Author(s): Muramatsu M. and Hihara Y.
  • Journal Title: Journal of Bacteriology 189 Pages: 2750-2758
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A network of genes regulated by high light. (2007)
  • Author(s): Aurora R., Hihara Y., Singh A.K. and Pakrasi H.B.
  • Journal Title: OMICS: A Journal of Integrative Biology 11 Pages: 166-185
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A putative sensor kinase, Hik31, is involved in the response of Synechocystis sp. strain PCC 6803 to the presence of glucose. (2006)
  • Author(s): Kahlon S., Beeri K., Ohkawa H., Hihara Y., Murik 0., Suzuki I., Ogawa T., Kaplan A
  • Journal Title: Microbiology 152 Pages: 647-655
• [Journal Article] Characterization of high-light-responsive promoters of the psaAB genes in Synechocystis sp. PCC 6803. (2006)
  • Author(s): Muramatsu M., Hihara Y.
  • Journal Title: Plant Cell Physiology 47 Pages: 878-890
  • NAID: 10018185402
• [Journal Article] Photon flux density-dependent gene expression in Synechocystis sp. PCC 6803 is regulated by a small, redox responsive, LuxR-type regulator. (2006)
  • Author(s): Nakamura K., Hihara Y.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 281 Pages: 36758-36766
  • NAID: 120006385095
• [Journal Article] PsaK2 subunit in photosystem I is involved in state transition under high light condition in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803. (2005)
  • Author(s): Fujimori T., Hihara Y., Sonoike K.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 280 Pages: 22191-22197
  • NAID: 120006385001
• [Journal Article] The mutant of sll1961,which encodes a putative transcriptional regulator, has a defect in regulation of photosystem stoichiometry in the Cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803. (2005)
  • Author(s): Fujimori T., Higuchi M., Sato H., Aiba H., Muramatsu M., Hihara Y., Sonoike K.
  • Journal Title: Plant Physiology 139 Pages: 408-416
  • NAID: 120006385002
• [Presentation] 光独立栄養条件下・光混合栄養条件下におけるシアノバクテリアSynechocystis sp. PCC 6803の代謝解析 (2008)
  • Author(s): 高橋秀行・内宮博文・日原由香子
  • Organizer: 第49回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター
  • Year and Date: 2008-03-22
• [Presentation] Synechocystis sp. PCC 6803の光化学系I遺伝子群の統一的な強光応答メカニズムの解明 (2008)
  • Author(s): 清野友里絵・村松昌幸・日原由香子
  • Organizer: 第49回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター
  • Year and Date: 2008-03-22
• [Presentation] シアノバクテリアSynechocystis sp. PCC 6803における推定AbrB型転写制御因子の機能解析 (2008)
  • Author(s): 石井愛・日原由香子
  • Organizer: 第49回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター
  • Year and Date: 2008-03-22