光合成明反応系を守るシアノバクテリア２成分制御系ネットワーク
Publicly Offered Research
| Project Area | New Photosynthesis : Reoptimization of the solar energy conversion system |
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| Project/Area Number |
19H04720
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Biological Sciences
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
田中 寛 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (60222113)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | ストレス応答 / シアノバクテリア / ２成分制御系 / ヒスチジンキナーゼ / リン酸化 / 熱ショック応答 / 光合成明反応 / 光化学系 / 光合成 / タンパク質リン酸化 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、2種の光化学系からなる明反応系の保護・維持に関する「遺伝子発現」を介した環境応答系に注目し、シアノバクテリアにおける明反応系の作動状況モニターの中核因子である2成分制御系、2種ヒスチジンキナーゼ(Hik2、NblS)の機能解析を行う。これらセンサーキナーゼは光環境の変化に鋭敏に応答し、明反応電子伝達の状態をモニターしてシステム維持に貢献していることが想定されているが、実際に何を認識しているのか、またどのように光化学系を調節しているかは不明のままである。葉緑体にまで保存されたこれら因子の機能を解明することで、遺伝子発現を介して光合成明反応系を環境変化から守る仕組みを理解する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
酸素発生型の光合成を行うシアノバクテリアにおいても、光や温度などへの環境応答には２成分制御系が重要であり、特にNblS、Hik2、Hik34の３種センサーキナーゼはシアノバクテリアや葉緑体に高度に保存され、光合成明反応系との関連が示唆されてきた。本研究ではS. elongatusを材料とし、Hik2およびHik34からシグナル下流Rre1へのシグナル伝達について解析を行なった。細胞を熱ショックに晒すと多くの熱ショックタンパク質の発現が誘導されるが、これは転写因子Rre1のリン酸化に依存して起こる。以前のin vitro解析から、このRre1リン酸化はHik2に依存すると考えられてきたが、Hik34を欠損させた株ではこの熱ショック時のRre1リン酸化が低下することから、Rre1依存の熱ショック応答はHik34に依存するものと考えていた。しかし、Hik34欠損株は増殖が悪く、そこから増殖の回復を指標に単離されたサプレッサー変異株では、熱ショック応答が完全に回復することを見出した。このため、熱ショックのセンシングはHik2に依存したものであると考えられる。最近、他グループの解析によりHik2には[3Fe-4S]クラスターが結合しており、プラストキノン（PQ）の酸化還元状態によりキナーゼ活性が調節されるモデルが提唱されている。実際、Rre1のリン酸化はDBMIBにより活性化されるがDCMUでは活性化されず、Hik2がPQの還元に応答してRre1をリン酸化するモデルが示唆された。熱ショック時のHik2活性化とPQ還元時のHik2活性化の関係性は現在検討中であるが、熱ショック時にPQが急速に還元される証拠は得られていない。現在、Hik2[3Fe-4S]の酸化還元状態がPQの状態に応じて変化し、還元されたHik2のみが熱ショックで活性化されるという２ステップモデルを考察している。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 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。
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Report
(2 results)
Research Products
(24 results)
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[Journal Article] ESCRT machinery mediates cytokinetic abscission in the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae.2020
Author(s)
Yagisawa F., Fujiwara T., Takemura T., Kobayashi Y., Sumiya N., Miyagishima S. Y., Nakamura S., Imoto Y., Misumi O., Tanaka K., Kuroiwa H., Kuroiwa T.
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Journal Title
Frontiers in Cell and Developmental Biology
Volume: 8
Pages: 169-169
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] The retrograde signaling protein GUN1 regulates tetrapyrrole biosynthesis.2019
Author(s)
Shimizu, T., Kacprzak, S.M., Mochizuki, N., Nagatani, A., Watanabe, S., Shimada, T., Tanaka, K., Hayashi, Y., Arai, M., Leister, D., Okamoto, H., Terry, M.J., & Masuda, T.
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Journal Title
Proc. Natl. Acad. Sci. USA
Volume: 116
Issue: 49
Pages: 24900-24906
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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