クロララクニオン藻のピレノイドで働く分子機構の進化
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21K06285
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 45020:Evolutionary biology-related
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
平川 泰久 筑波大学, 生命環境系, 助教 (40647319)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | ピレノイド / 葉緑体 / 光合成 / 二酸化炭素 / 藻類 / 収斂進化 / 二酸化炭素濃縮機構 / 液-液相分離 / オルガネラ進化 / 微細藻類 |
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| Outline of Research at the Start |
ピレノイドは炭素固定酵素であるルビスコが集合した構造で、水中に生息する様々な藻類の葉緑体内で観察される（一般的に陸上植物には存在しない）。藻類はルビスコと二酸化炭素をピレノイドに集めることで、効率的に炭素固定を行っている。本研究では、海産の単細胞藻類を用いて、ピレノイドにルビスコが集まるメカニズムや二酸化炭素の濃縮機構を明らかにし、ピレノイドで機能する分子機構とその進化を解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
地球上の二酸化炭素は、光合成生物がもつルビスコ酵素により有機炭素へと固定化されている。ルビスコは地球上で最も豊富に存在する酵素として知られているが、二酸化炭素との親和性が低く、非常に効率の悪い酵素としても有名である。海洋に溶けた二酸化炭素の大半は重炭酸イオンの状態で存在しており、ルビスコはこれを固定化するこができない。そのため、水圏に生息する微細藻類は、効率的に二酸化炭素を濃縮固定化する器官である「ピレノイド」をもつ。ピレノイドはルビスコが高密度に集積した器官で、藻類細胞に取り込まれた重炭酸イオンはピレノイド近傍で二酸化炭素に変換され、ルビスコへと届けられると考えられている。しかし、ピレノイドで働く分子機構は、緑藻と珪藻の一部の種を除いて、明らかにされていなかった。本研究では海産藻類であるクロララクニオン藻を用いて、ピレノイドに局在するタンパク質を明らかにすることで、そこで働く分子機構の解明を目指した。先行研究で行ったプロテオーム解析で同定した約150個のピレノイド候補タンパク質の中から、本研究では8個の新規ピレノイドタンパク質を明らかにした。そこには、ルビスコの集積に関与すると思われる巨大天然変性タンパク質や重炭酸イオンから二酸化炭素への変換を触媒する炭酸脱水酵素、機能未知の加水分解酵素や膜タンパク質が含まれていた。そのほとんどはクロララクニオン藻に特異的なタンパク質で、他の藻類で報告されているピレノイドタンパク質とは大きく異なっていた。つまり、藻類に普遍的に存在するピレノイド（二酸化炭素濃縮固定器官）は、藻類グループごとに独立に収斂進化してきたことを示唆している。本研究成果は、国内外の学会・シンポジウム、および投稿論文として報告した。
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Report
(3 results)
Research Products
(16 results)
