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二酸化炭素のセンシングと葉緑体内タンパク質移動制御機構の解明

Publicly Offered Research

Project AreaEnvironmental sensing of plants: Signal perception, processing and cellular responses
Project/Area Number 23120514
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 InstitutionKyoto University

Principal Investigator

福澤 秀哉  京都大学, 生命科学研究科, 教授 (30183924)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
Fiscal Year 2012: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2011: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Keywords二酸化炭素 / 光合成 / 無機炭素濃縮機構 / 緑藻クラミドモナス / センサー / 転写調節 / CO2シグナル / 葉緑体 / クラミドモナス / CO2応答 / ピレノイド / ルシフェラーゼ / RNA-seq / MYB-転写因子
Outline of Annual Research Achievements

CO2に対する植物の感知・応答反応の理解は、光合成の制御の制御につながる。本研究では、植物のCO2感知・応答システムを理解するモデルとして、緑藻クラミドモナスにおける無機炭素濃縮機構のCO2による制御を解析した。
1.「二酸化炭素のセンシング」:CO2応答性遺伝子の包括的制御因子CCM1複合体が、CO2センサーもしくはシグナル伝達因子である可能性があるので、その成分と機能を検討した。CCM1は、新しい因子CBP1(CCM1-Binding Protein 1)と相互作用することを明らかにした。CBP1挿入変異株の取得を目的として、新たに開発した矩形波パルスによる高効率エレクトロポレーション法を用いて23,000株のDNAタグindexライブラリーを構築した。CBP1遺伝子の3’-UTRにタグが挿入した株は単離できたが、CBP1タンパク質の蓄積は正常だったので、さらにCBP1変異株のスクリーニングを続けている。また、CO2シグナル伝達因子を同定するために、CO2要求性変異株を新しく3株を得た。これらの株では、CO2ガス交換活性が低下していたが、CCM1やCBP1の発現は正常だったので、CCM1複合体以外の新規因子である可能性がある。
2. 「葉緑体内タンパク質移動制御機構の解明」:CO2欠乏条件ではLCIBがCO2濃縮に必須である。細胞外CO2濃度が上昇すると、LCIBはピレノイドから離脱し葉緑体ストロマに分散することから、CO2に依存したLCIBの移動機構が存在すると推定した。LCIBの局在変化を担う因子の同定を目的として、13,000株のタグ挿入変異株について蛍光顕微鏡でスクリーニングを行った。CO2欠乏条件でLCIBがピレノイド周囲に集合しない変異株を単離したところ、ピレノイドの形態異常株株が含まれたので、LCIBの局在とピレノイド形態の関連性が示唆された。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (12 results) (of which Invited: 2 results) Book (2 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Rapid transformation of Chlamydomonas reinhardtii without cell-wall removal.2013

    • Author(s)
      Takashi Yamano
    • Journal Title

      J. Biosci. Bioeng.

      Volume: 115 Issue: 6 Pages: 691-694

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2012.12.020

    • NAID

      110009614956

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Photosynthetic characteristics of a multicellular green alga Volvox carteri in response to external CO2 levels possibly regulated by CCM1/CIA5 ortholog2011

    • Author(s)
      Yamano T, Fujita A, Fukuzawa H
    • Journal Title

      Photosynthesis Research

      Volume: 109 Issue: 1-3 Pages: 151-159

    • DOI

      10.1007/s11120-010-9614-0

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Transcriptome analysis of respiration-responsive genes in Chlamydomonas reinhardtii : Mitochondrial retrograde signalling coordinates the genes for cell proliferation with energy-producing metabolisms2011

    • Author(s)
      Matsuo M, Hachisu R, Tabata S, Fukuzawa H, Obokata J
    • Journal Title

      Plant Cell Physiol

      Volume: 52 Pages: 222-343

    • NAID

      10029708866

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Low-CO2 inducible Ci transport system in a green alga, Chlamydomonas reinhardtii.2013

    • Author(s)
      山野 隆志
    • Organizer
      16th International Workshop on Plant Membrane Biology
    • Place of Presentation
      倉敷
    • Year and Date
      2013-03-26
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞壁溶解が不要なクラミドモナス形質転換法を用いた挿入変異株Indexライブラリーの作成2013

    • Author(s)
      山野 隆志
    • Organizer
      日本植物生理学会
    • Place of Presentation
      岡山大学
    • Year and Date
      2013-03-21
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Photosynthetic carbon assimilation is dependent on the pyrenoid-localized protein complex LCIB/LCIC, which responds to CO2 and light.2012

    • Author(s)
      浅田 温子
    • Organizer
      Okayama University International Symposium - Structure and Dynamics of Photosynthetic Systems
    • Place of Presentation
      岡山大学
    • Year and Date
      2012-10-22
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 緑藻クラミドモナスにおけるCCM1複合体を介したCO2応答性遺伝子の転写調節機構2012

    • Author(s)
      山野 隆志
    • Organizer
      日本植物学会
    • Place of Presentation
      兵庫県立大学
    • Year and Date
      2012-09-15
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Engineering of Carbon-Concentrating Mechanism, Genomes and Metabolic Pathways in a Green Alga, Chlamydomonas reinhardtii.2012

    • Author(s)
      福澤 秀哉
    • Organizer
      9th Asia-Pacific Marine Biotechnology Conference
    • Place of Presentation
      高知
    • Year and Date
      2012-07-13
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Genome-wide response to CO2 deficiency in Chlamydomonas reinhardtii revealed by RNA-seq analysis2012

    • Author(s)
      山野 隆志
    • Organizer
      15th International Conference on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas
    • Place of Presentation
      ポツダム、ドイツ
    • Year and Date
      2012-06-05
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 緑藻クラミドモナスにおけるCO2の濃縮とセンシングならびに代謝変換2012

    • Author(s)
      福澤 秀哉
    • Organizer
      日本光合成学会
    • Place of Presentation
      東京工業大学すずかけキャンパス
    • Year and Date
      2012-06-01
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 光とCO2に依存して局在を変化させる葉緑体タンパク質LCIB-LCIC複合体の局在解析2012

    • Author(s)
      浅田温子、山野隆志、福澤秀哉
    • Organizer
      第53回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      京都産業大学
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Genome-wide response to CO2 deficiency in Chlamydomonas reinhardtii revealed by RNA-seq analysis2012

    • Author(s)
      Takashi Yamano, 11名, Hideya Fukuzawa
    • Organizer
      The 1st International Symposium on Plant Environmental Sensing
    • Place of Presentation
      東大寺総合文化センター
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 緑藻のCO2濃縮機構の制御因子とピレノイド局在因子の解析2011

    • Author(s)
      山野隆志, 浅田温子, 福澤秀哉
    • Organizer
      第27回ユーグレナ研究集会
    • Place of Presentation
      中部大学春日井キャンパス
    • Year and Date
      2011-11-12
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] CO2濃縮を支えるタンパク質複合体の機能と調節2011

    • Author(s)
      山野隆志、浅田温子、山原洋佑、中野博文、佐々木優、福澤秀哉
    • Organizer
      日本光合成学会第2回年会
    • Place of Presentation
      京都大学百周年時計台記念館
    • Year and Date
      2011-06-03
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 緑藻クラミドモナスのCO2濃縮を制御するCCM1複合体2011

    • Author(s)
      山野隆志、山原洋佑、中野博文、佐々木優、福澤秀哉
    • Organizer
      第84回生化学会大会
    • Place of Presentation
      京都国際会館
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Book] 微細藻類によるエネルギー生産と事業展望:微細藻類のCO2濃縮機構 -モデル緑藻におけるゲノム発現情報の利用-2012

    • Author(s)
      山野 隆志
    • Total Pages
      261
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Book] The Uptake of CO2 by Cyanobacteria and Microalgae. in Photosynthesis "Plastid Biology, Energy Conversion and Carbon Assimilation", Advances in Photosynthesis and Respiration(Ed.by Eaton-rye J.J., Tripathy B.C., and Sharkey T.D.)2012

    • Author(s)
      Fukuzawa H, Ogawa T, Kaplan A
    • Publisher
      Springer
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Remarks] 京都大学大学院生命科学研究科微生物細胞機構学分野

    • URL

      http://www.lif.kyoto-u.ac.jp/labs/molecule/

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.lif.kyoto-u.ac.jp/labs/molecule/

    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-04-06   Modified: 2018-03-28  

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