酵素型ロドプシン：光でON-OFFする酵素が描く新しい微生物の生き様
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21K19134
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 40:Forestry and forest products science, applied aquatic science, and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
吉澤 晋 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (00553108)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 英明 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (80805961)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | ロドプシン / 光受容体 / トランスクリプトーム / 海洋微生物 / 光受容 / 真核微生物 |
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| Outline of Research at the Start |
非光合成または眼点を持たない真核微生物の光利用はこれまでなおざりにされてきた。し かしながら、これまでの研究から想像を超える数の酵素型ロドプシンが見つかったことで、従来は光を感知しないと考えられてきた微生物群が“光を感じ・利用している”可能性が示された。原核微生物のロドプシンは異種発現系や解析手法が既に確立しているが、真核微生物の持つ酵素型ロドプシンは解析例も少なく、異種発現や解析手法は未だ発展途上の段階にある。本研究では、異種発現系や真核微生物の培養条件の検討などを行い、酵素型ロドプシン研究の基盤を整えることで、本遺伝子の遺伝的多様性及び生物学的役割を解明したいと考えている。
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| Outline of Annual Research Achievements |
微生物は“光”をどのような機構で受け取り、どのように利用しているのか？近年、数個体の真核微生物ゲノムから光受容体(ロドプシン)と酵素が融合したタンパク質が見つかり、光に応じて酵素活性をON-OFFすることが明らかになった。しかしながら、酵素型ロドプシンの遺伝的多様性や微生物への分布のみならず、機構発現メカニズムも未解明である。本研究では、真核微生物トランスクリプトームの情報解析、機能ドメインの機能予測、異種発現系を用いた機能解析などを駆使することで、酵素型ロドプシンの生物学的役割を解き明かすことを目的とする。
本年度（2023年度）はこれまでの研究で見出したロドプシン以外の機能ドメインがORFに含まれる配列を人工的に合成し、異種発現解析でその機能解明を試みた。本研究では、真核微生物のトランスクリプトームデータなどから微生物型ロドプシンを大規模に探索し、ロドプシン以外の機能ドメイン部位を持つ配列を選抜した。その結果、微生物型ロドプシン配列の約2%（約5000配列）が機能ドメインを持つ何らかの酵素型ロドプシンである可能性が示唆された。さらに、機能ドメイン部位の完全長が保存されている配列、また、発色団であるレチナールと結合できるアミノ酸が保存されている配列を選別した。人工的に合成したそれらの配列を異種発現させることで、機能解析を試みた。複数配列の異種発現を試みたが、多くの配列はほとんど発現しなかった。今後、微量ながらも異種発現系にて発現が確認できた配列を用いて、より高発現になる条件の検討を実施予定である。十分な発現量が得られた場合は、機能ドメイン予測から推定された機能が光照射でON/OFFするかの解析を実施する。
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Report
(3 results)
Research Products
(3 results)
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[Journal Article] Widespread use of proton-pumping rhodopsin in Antarctic phytoplankton2023
Author(s)
Andrew Sarah M.、Moreno Carly M.、Plumb Kaylie、Hassanzadeh Babak、Gomez-Consarnau Laura、Smith Stephanie N.、Schofield Oscar、Yoshizawa Susumu、Fujiwara Takayoshi、Sunda William G.、Hopkinson Brian M.、Septer Alecia N.、Marchetti Adrian
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Journal Title
Proceedings of the National Academy of Sciences
Volume: 120
Issue: 39
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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