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Novel light signaling pathway in green algae explored by circadian clock resetting mechanism

Research Project

Project/Area Number 19K06720
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

Takuya Matsuo  名古屋大学, 遺伝子実験施設, 講師 (00452201)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords概日時計 / 緑藻 / クラミドモナス / 光応答 / ROC15 / 進化
Outline of Research at the Start

緑藻クラミドモナスは淡水域に棲息する単細胞生物です。単細胞生物であっても、我々と同じように体内時計(概日時計)を持っています。そして、その時計は赤色光でリセットされます。しかし、クラミドモナスでは赤色光を受容する光受容体が未だに知られていません。よって、クラミドモナスの体内時計のリセットには未知の光受容体が関わっていると思われます。本研究では、遺伝学的・生化学的手法を用いて、クラミドモナスが赤色光を感知する未知のメカニズムを明らかにします。

Outline of Final Research Achievements

This study aimed to elucidate the molecular mechanisms that reset the circadian clock in the green alga Chlamydomonas reinhardtii. Using forward genetic analysis, we identified two related genes. They were Early flowring 3 (ELF3) and ELF4, which are known to be components of the Evening complex (EC) in land plants. Furthermore, reverse genetic analysis revealed that pCRY, a plant-type cryptochrome among the known blue light receptors, is involved in this phenomenon. These results provide an overview of the resetting mechanism of the circadian clock in green algae.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、緑藻クラミドモナスの概日時計のリセット機構に関わる因子の同定に成功した。その結果、陸上植物の概日時計システムとの類似点や相違点が明らかになった。緑色植物の光応答や概日時計システムの進化を考察する上で重要な知見の一つとなると期待される。近年、緑藻を含む微細藻類の有効活用が様々な分野で検討されている。緑藻の基礎生物学的知見の蓄積は、緑藻の可能性を最大限に引き出す上で必要不可欠である。本研究の知見は、緑藻を活用する際の光条件や時刻を検討する上で有益な情報となると期待される。

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (24 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 7 results)

  • [Int'l Joint Research] Humboldt-University of Berlin(ドイツ)

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  • [Journal Article] A potential EARLY FLOWERING 3 homolog in Chlamydomonas is involved in the red/violet and blue light signaling pathways for the degradation of RHYTHM OF CHLOROPLAST 152022

    • Author(s)
      Gururaj Malavika、Ohmura Ayumi、Ozawa Mariko、Yamano Takashi、Fukuzawa Hideya、Matsuo Takuya
    • Journal Title

      PLOS Genetics

      Volume: 18 Issue: 10 Pages: e1010449-e1010449

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1010449

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The role of ROC75 as a daytime component of the circadian oscillator in Chlamydomonas reinhardtii2020

    • Author(s)
      Matsuo Takuya, Iida Takahiro, Ohmura Ayumi, Gururaj Malavika, Kato Daisaku, Mutoh Risa, Ihara Kunio, Ishiura Masahiro
    • Journal Title

      PLOS GENETICS

      Volume: 16 Issue: 6 Pages: e1008814-e1008814

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1008814

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Methylation deficiency disrupts biological rhythms from bacteria to humans2020

    • Author(s)
      Jean-Michel Fustin
    • Journal Title

      Communications Biology

      Volume: NA Issue: 1 Pages: 211-211

    • DOI

      10.1038/s42003-020-0942-0

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The CONSTANS flowering complex controls the protective response of photosynthesis in the green alga Chlamydomonas2019

    • Author(s)
      Tokutsu Ryutaro、Fujimura-Kamada Konomi、Matsuo Takuya、Yamasaki Tomohito、Minagawa Jun
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 4099-4099

    • DOI

      10.1038/s41467-019-11989-x

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    • Author(s)
      松尾拓哉
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      松尾拓哉
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      Malavika Gururaj, Ayumi Ohmura, Mariko Ozawa, Takashi Yamano, Hideya Fukuzawa, Takuya Matsuo
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      中井 皐太、松尾 拓哉、片山 琉太、中野 侑希、渡邉 智基、山本 祐莉、青木 摂之
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      第4回名古屋生物リズム研究会
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  • [Presentation] A forward genetic screen for genes involved in light resetting of the Chlamydomonas circadian clock2021

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      Malavika Gururaj, Ayumi Ohmura, Mariko Ozawa, Takuya Matsuo
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      19th International Conference on the Cell & Molecular Biology of Chlamydomonas
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 哺乳類時計から緑藻時計へ2021

    • Author(s)
      松尾拓哉
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      第2回時間タンパク質学領域会議
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  • [Presentation] カサノリにおける遅延蛍光の概日リズム測定系の確立2021

    • Author(s)
      今井康平、松尾拓哉
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      第 28 回日本時間生物学会学術大会
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      松尾拓哉
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      第62回日本植物生理学会年会シンポジウム
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    • Invited
  • [Presentation] クラミドモナスの概日時計をリセットする光受容伝達機構2021

    • Author(s)
      松尾拓哉
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      第14回クラミドモナス研究会
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  • [Presentation] 転写に依存しない概日振動体の研究における緑藻植物の可能性2020

    • Author(s)
      松尾拓哉
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      第27回日本時間生物学会学術大会シンポジウム
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      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Identification of a gene critical for the light induced degradation of circadian clock protein ROC15 in Chlamydomonas reinhardtii2019

    • Author(s)
      Gururaj M, Kinoshita A, Matsuo T
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      第13回クラミドモナス研究会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Plant-like cryptochrome is involved in the red & blue light signaling pathways and the oscillator of the circadian clock in Chlamydomonas2019

    • Author(s)
      Cheng JY, Kinoshita A, Matsuo T: Plant-like cryptochrome is involved in the red & blue light signaling pathways and the oscillator of the circadian clock in Chlamydomonas
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      第13回クラミドモナス研究会
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  • [Presentation] 葉緑体局在型DNAリガーゼの同定とその欠損株における葉緑体核様体異常2019

    • Author(s)
      西村芳樹、小林優介、浜地貴志、松尾拓哉、鹿内利治
    • Organizer
      日本植物学会第83回大会
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  • [Presentation] 花成計時因子CONSTANSは緑藻の強光適応を制御する2019

    • Author(s)
      得津隆太郎、鎌田 (藤村)このみ、松尾拓哉、山﨑朋人、皆川純
    • Organizer
      第10回日本光合成学会年会
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  • [Presentation] 葉緑体核様体形態のDNA構造による制御2019

    • Author(s)
      西村芳樹、小林優介、浜地貴志、松尾拓哉、田草川真理、鹿内利治
    • Organizer
      第13回クラミドモナス研究会
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  • [Presentation] 花成計時因子CONSTANSは緑藻の強光適応を制御する2019

    • Author(s)
      得津隆太郎、鎌田 (藤村)このみ、松尾拓哉、山﨑朋人、皆川純
    • Organizer
      第13回クラミドモナス研究会
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Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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