• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

光合成と窒素固定の酸素パラドクスを統御する分子機構

Publicly Offered Research

Project AreaOxygen biology: a new criterion for integrated understanding of life
Project/Area Number 17H05525
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

藤田 祐一  名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (80222264)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywords転写制御タンパク質 / ChlR / CnfR / 窒素固定 / シアノバクテリア / 鉄硫黄クラスター / フェレドキシン / 光合成 / 酸素パラドクス / 転写制御 / ニトロゲナーゼ / トランスポゾンタギング / 蛋白質 / 遺伝子 / 微生物
Outline of Annual Research Achievements

ChlRは、低酸素環境に応答してテトラピロール生合成における低酸素型酵素群をコードするオペロンchlAII-ho2-hemNの転写を活性化するMarR型転写制御タンパク質である。ChlRの低酸素感知の構造基盤を明らかにするため、エラープローンPCRを介してchlR遺伝子に変異導入を行い、好気条件で生育できないchlAII欠損株を好気条件でも生育可能とするような偽復帰変異をスクリーニングした。その結果、好気条件での生育を回復した偽復帰変異体を単離し、原因変異がchlR遺伝子に生じていることを確認した。これらの偽復帰変異株はいずれも好気条件においてもchlAIIオペロンの転写を活性化しており、ChlRが恒常的に活性化型となっていることが確認された。ほとんどのアミノ酸置換はN末端ドメインに集中しており、ChlRのN末端ドメインの構造変化が転写活性化に重要であることを示唆している。
CnfRは、窒素固定性シアノバクテリアに分布し、低酸素と窒素枯渇を感知し、窒素固定(nif)遺伝子群の転写を活性化するマスターレギュレーターである。そのN末端には2つの[4Fe-4S]クラスターを保持するドメイン(フェレドキシンドメイン)を有する。このドメインを介した低酸素感知機構を明らかにするため、フェレドキシンドメインを異種フェレドキシンに置換もしくは、[4Fe-4S]クラスター保持に関わる8個のCys残基をすべてAlaに置換した一連の変異型cnfR遺伝子を構築し、cnfR欠損株の窒素固定的生育能の相補により評価した。その結果、いずれの変異型CnfRも窒素固定的生育を相補できなかった。この結果は、CnfRの低酸素感知と転写活性化において、[4Fe-4S]クラスター形成のみならずアポタンパク質のアミノ酸配列も必須の役割を果たしていることを示している。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Accessory proteins of the nitrogenase assembley, NifW, NifX/NafY, and NifZ, are essential for diastrophic growth in the nonheterocystous cyanobacterium Leptolyngbya boryana.2019

    • Author(s)
      Nonaka, A., Yamamoto, H., Kamiya, N., Kotani, H., Yamakawa, H., Tsujimoto, R., and Fujita, Y.
    • Journal Title

      Frontiers in Microbiology

      Volume: 10 Pages: 495-495

    • DOI

      10.3389/fmicb.2019.00495

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] In vivo transposon tagging in the nonheterocystous nitrogen-fixing cyanobacterium Leptolyngbya boryana2018

    • Author(s)
      Tomatsu C, Uesaka K, Yamakawa H, Tsuchiya T, Ihara K, Fujita Y.
    • Journal Title

      FEBS Lett.

      Volume: 592 Issue: 10 Pages: 1634-1642

    • DOI

      10.1002/1873-3468.13079

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Functional expression of an oxygen labile nitrogenase in an oxygenic photosynthetic organism.2018

    • Author(s)
      Tsujimoto, R., Kotani, H., Yokomizo, K., Yamakawa, H., Nonaka, A. and Fujita, Y.
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 7380-7380

    • DOI

      10.1038/s41598-018-25396-7

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 窒素固定遺伝子群を有する非窒素固定性シアノバクテリアSynechocystis sp. PCC 6803の形質転換体におけるニトロゲナーゼ活性向上2019

    • Author(s)
      横溝この実、小谷弘哉、辻本良真、山本治樹、山川壽伯、藤田祐一
    • Organizer
      第60回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 窒素固定遺伝子群を導入したシアノバクテリアSynechocystis sp. PCC 6803のニトロゲナーゼ活性の向上2019

    • Author(s)
      横溝この実、小谷弘哉、辻本良真、山本治樹、山川壽伯、藤田祐一
    • Organizer
      第13回日本ゲノム微生物学会年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 窒素固定と光合成の“酸素パラドクス”の統御機構2018

    • Author(s)
      藤田祐一
    • Organizer
      生理学研究所研究会「生命のエネルギー獲得戦略における多様性と共通原理の理解に向けて」
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 窒素固定性シアノバクテリアLeptolyngbya boryanaにおけるトランスポゾン変異導入系の確立と窒素固定的生育に異常を示す株の単離2018

    • Author(s)
      戸松千映・上坂一馬・山川壽伯・土屋徹・井原邦夫・藤田祐一
    • Organizer
      日本農芸化学会2018年度大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Mechanisms to control the Oxygen Paradox between photosynthesis and nitrogen fixation2018

    • Author(s)
      Fujita, Y.
    • Organizer
      第59回日本植物生理学会年会 シンポジウム「酸素・活性分子種をめぐる光合成生物の生存戦略」
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 窒素固定性シアノバクテリアにおける窒素固定遺伝子群の転写活性化タンパク質CnfRの低酸素感知とDNA結合2017

    • Author(s)
      山川壽伯・橋本薫槻・辻本良真・和田啓・藤田祐一
    • Organizer
      日本生化学会中部支部第81回例会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 光合成と窒素固定の酸素パラドクス統御の分子機構解明に向けた窒素固定性シアノバクテリアLeptolyngbya boryanaにおけるトランスポゾンタギング変異導入法の確立2017

    • Author(s)
      戸松千映・上坂一馬・井原邦夫・土屋徹・藤田祐一
    • Organizer
      日本生化学会中部支部第81回例会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 光合成と窒素固定の両立を司る転写活性化タンパク質CnfRの低酸素感知とDNA結合2017

    • Author(s)
      山川壽伯・橋本薫槻・辻本良真・和田啓・藤田祐一
    • Organizer
      第8回日本光合成学会年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 窒素固定シアノバクテリアLeptolyngbya boryanaにおけるトランスポゾンタギング変異導入法の確立2017

    • Author(s)
      戸松千映・上坂一馬・井原邦夫・土屋徹・藤田祐一
    • Organizer
      日本農芸化学会中部支部第180回例会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2019-12-27  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi