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光合成の光環境適応におけるレドックスシグナル伝達機構の解明

Research Project

Project/Area Number 18J20176
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Bio-related chemistry
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

田中 謙也  大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywordsレドックス / 光合成 / シアノバクテリア / 活性酸素種 / NADP / 概日時計 / 細胞外電子伝達 / レドックス状態 / 電気化学 / レドックスシグナル
Outline of Annual Research Achievements

本年度は、研究課題であるレドックスシグナル伝達機構と関連する細胞内レドックス状態について基礎的知見を得るため、以下に示す研究に取り組んだ。
シアノバクテリアにおいてNADP(H)は光合成反応をはじめ、多くの代謝反応およびレドックスシグナル伝達に関与する重要な酸化還元コファクターであり、広範な生理学的プロセスを協調的に機能させるには細胞内NADP+/NADPH比は適切な範囲に制御される必要があると考えられている。しかし、これまでに定量されたNADP+/NADPH比の値には大きな差異がある。そこで、シアノバクテリアSynechocystis sp. PCC 6803に対し、新たなNADP(H)抽出方法を適用することでNADP+/NADPH比の光応答を調べた。野生株およびNAD(P)H dehydrogenaseが欠損した変異株の両方において、抽出法によって得られたNADP(H)の光応答はin vivoで測定されたNADPH蛍光の時間変化と定性的に一致した。重要なことに、すべてのNADP(H)が明暗変化によって酸化もしくは還元されるわけではないことが抽出法によって明らかとなった。これらの知見をまとめた論文は、Photosynthesis Research誌(査読有り)に受理された。
この他に、レドックスシグナルとして重要である活性酸素種(ROS)レベルと概日時計との間に強い相関があることを明らかにした。この成果は論文としてとりまとめ、Scientific Reports誌(査読有り)に受理された。
さらに、細胞外へのレドックスシグナルに関連して、シアノバクテリアのアノード電流生成と水酸化鉄還元量はグルコース添加によって大きく増加することが明らかとなった。この結果をとりまとめた論文は、Frontiers in Microbiology誌(査読有り)に受理された。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2021 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 5 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Ferrihydrite Reduction by Photosynthetic Synechocystis sp. PCC 6803 and Its Correlation With Electricity Generation.2021

    • Author(s)
      Tanaka Kenya, Shimakawa Ginga, Kusama Shoko, Harada Takashi, Kato Souichiro, Nakanishi Shuji
    • Journal Title

      frontiers in microbiology

      Volume: 12 Pages: 650832-650832

    • DOI

      10.3389/fmicb.2021.650832

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Quantification of NAD(P)H in cyanobacterial cells by a phenol extraction method2021

    • Author(s)
      Tanaka Kenya, Shimakawa Ginga, Tabata Hiro, Kusama Shoko, Miyake Chikahiro, Nakanishi Shuji
    • Journal Title

      Photosynthesis Research

      Volume: ー

    • DOI

      10.1101/2020.12.23.424211

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Time-of-day-dependent responses of cyanobacterial cellular viability against oxidative stress.2020

    • Author(s)
      Tanaka Kenya, Shimakawa Ginga, Nakanishi Shuji
    • Journal Title

      Scientific reports

      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 20029-20029

    • DOI

      10.1038/s41598-020-77141-8

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Mediator-Microorganism Interaction in Microbial Solar Cell: a Fluo-Electrochemical Insight2020

    • Author(s)
      Beauzamy Lena, Delacotte Jerome, Bailleul Benjamin, Tanaka Kenya, Nakanishi Shuji, Wollman Francis-Andre, Lemaitre Frederic
    • Journal Title

      Analytical Chemistry

      Volume: 92 Issue: 11 Pages: 7532-7539

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.9b05808

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Extracellular electron transfer mediated by a cytocompatible redox polymer to study the crosstalk among the mammalian circadian clock, cellular metabolism, and cellular redox state2020

    • Author(s)
      Masahito Ishikawa, Kazuki Kawai, Masahiro Kaneko,Kenya Tanaka, Shuji Nakanishi, Katsutoshi Hori
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 10 Issue: 3 Pages: 1648-1657

    • DOI

      10.1039/c9ra10023g

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] シアノバクテリアの細胞内レドックス状態の電気化学的モニタリング2020

    • Author(s)
      田中謙也, 石川聖人, 中西周次
    • Journal Title

      光合成研究

      Volume: 87 Pages: 3-8

    • NAID

      40022243928

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 光合成生物の光環境適応に関わる細胞内レドックス2020

    • Author(s)
      田中謙也, 中西周次
    • Journal Title

      生物工学会誌

      Volume: 98 Pages: 191-191

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The endogenous redox rhythm is controlled by a central circadian oscillator in cyanobacterium Synechococcus elongatus PCC79422019

    • Author(s)
      Kenya Tanaka, Masahito Ishikawa, Masahiro Kaneko, Kazuhide Kamiya, Souichiro Kato, Shuji Nakanishi
    • Journal Title

      Photosynthesis Research

      Volume: 142 Issue: 2 Pages: 203-2010

    • DOI

      10.1007/s11120-019-00667-0

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Extracellular Electron Transfer via Outer Membrane Cytochromes in a Methanotrophic Bacterium Methylococcus capsulatus (Bath)2018

    • Author(s)
      Tanaka Kenya、Yokoe Sho、Igarashi Kensuke、Takashino Motoko、Ishikawa Masahito、Hori Katsutoshi、Nakanishi Shuji、Kato Souichiro
    • Journal Title

      Frontiers in Microbiology

      Volume: 9

    • DOI

      10.3389/fmicb.2018.02905

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] シアノバクテリアにおけるNADP+/NADPHレドックス恒常性の定量的実証2021

    • Author(s)
      田中謙也, 嶋川銀河, 田畑裕, 草間翔子, 中西周次
    • Organizer
      第62回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Electrochemical study on the endogenous redox rhythm in cyanobacterium Synechococcus elongatus PCC79422020

    • Author(s)
      Tanaka Kenya, Nakanishi Shuji
    • Organizer
      The 71st Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Synechococcus elongatus PCC7942における概日時計に制御された酸化ストレス耐性2020

    • Author(s)
      田中 謙也, 中西周次
    • Organizer
      第61回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] シアノバクテリア概日時計欠損株における細胞内レドックスの長周期ゆらぎ2019

    • Author(s)
      田中謙也,石川聖人,加藤創一郎,中西周次
    • Organizer
      第10回日本光合成学会年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] シアノバクテリアSynechococcus elongatus PCC7942における概日時計に制御された酸化ストレス耐性2019

    • Author(s)
      田中謙也,中西周次
    • Organizer
      日本微生物生態学会第33回大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Oxidative stress tolerance controlled by the circadian clock in cyanobacterium Synechococcus elongatus PCC7942 cells2019

    • Author(s)
      田中 謙也, 中西周次
    • Organizer
      第26回日本時間生物学会学術大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] シアノバクテリア概日時計の入出力機構と細胞内レドックス2019

    • Author(s)
      田中 謙也
    • Organizer
      第4回光合成細菌ワークショップ
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Circadian rhythm of the balance between intracellular reducing power and ROS-level in Synechococcus elongatus PCC79422019

    • Author(s)
      Kenya Tanaka, Masahito Ishikawa, Souichiro Kato and Shuji Nakanishi
    • Organizer
      第60回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] シアノバクテリアS. elongatus PCC7942における概日レドックスリズムが環境適応機構に及ぼす影響に関する考察2018

    • Author(s)
      田中謙也,石川聖人,加藤創一郎,中西周次
    • Organizer
      第9回日本光合成学会年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] S. elongatus PCC 7942において電気化学的に測定される概日レドックスリズム2018

    • Author(s)
      田中謙也,石川聖人,加藤創一郎,中西周次
    • Organizer
      CyanoClock 1.0
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Extracellular electron transfer in a methanotrophic bacterium Methylococcus capsulatus (Bath)2018

    • Author(s)
      Kenya Tanaka,Masahito Ishikawa,Sho Yokoe,Katsutoshi Hori,Shuji Nakanishi,Souichiro Kato
    • Organizer
      日本微生物生態学会第32回大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] シアノバクテリアにおける光不応答性の概日レドックスリズムと抗酸化機能2018

    • Author(s)
      田中 謙也, 石川 聖人, 田畑 裕, 加藤 創一郎, 中西 周次
    • Organizer
      第25回日本時間生物学会学術大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 光合成細菌における抗酸化物質の概日レドックスリズム2018

    • Author(s)
      田中 謙也, 田畑 裕, 石川 聖人, 加藤 創一郎, 中西 周次
    • Organizer
      第8回CSJ化学フェスタ2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Loop signal transduction between the circadian clock and intracellular redox in Synechococcus elongatus PCC 79422018

    • Author(s)
      Kenya Tanaka, Masahito Ishikawa, Souichiro Kato and Shuji Nakanishi
    • Organizer
      18th International Symposium of Phototrophic Prokaryotes
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 太陽エネルギー化学研究センター

    • URL

      https://rcsec.osaka-u.ac.jp/nakanishilab-publications

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Remarks] メタン資化菌の細胞外電子移動に関する論文

    • URL

      http://www.rcsec.osaka-u.ac.jp/ec/60/352.html

    • Related Report
      2018 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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