2004 Fiscal Year Annual Research Report
新奇青色光センサー光活性化アデニル酸シクラーゼの光活性化と細胞機能光制御の機構
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15207006
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| Research Institution | The Graduate University for Advanced Studies |
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Principal Investigator |
渡辺 正勝 国立大学法人総合研究大学院大学, 先導科学研究科, 教授 (40124226)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神取 秀樹 名古屋工業大学, 工学部, 教授 (70202033)
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| Keywords | ミドリムシ / 光運動反応 / 光センサー分子 / 青色光反応 / フラビン蛋白質 / 光活性化アデニル酸シクラーゼ / PAC / cAMP |
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| Research Abstract |
単細胞微細藻類のミドリムシは光合成に適した光環境に集まったり、強すぎる光から逃避する性質がある。我々はこのような反応を司る光センサーの実体として、青色光で活性化されるアデニル酸シクラーゼを発見している(Iseki et al.2002,Nature 415,1047-1051)。アデニル酸シクラーゼは、多くの生物の細胞内情報伝達系において重要な役割を果たす環状アデノシン一リン酸(cAMP)を産生する酵素であるが、このような、自身が光センサーとして機能するアデニル酸シクラーゼは従来全く知られておらず、極めてユニークな分子と言ってよい。我々はこれを光活性化アデニル酸シクラーゼ(PAC)と名付けている。
〔PACの進化的由来〕では、ミドリムシはこのユニークな光センサーをどのように獲得してきたのだろうか?我々は、数種類のミドリムシ近縁生物からPAC類似タンパク質をコードするcDNAを検出し、得られた配列のアデニル酸シクラーゼ触媒領域について系統解析を行った。その結果、PACは二次共生による葉緑体獲得時あるいはそれ以降に出現したものと推測された(Koumura et al.2004,Photochem.Photobiol.Sci.3,580-586)。
〔PACの光活性化〕また、我々は、PACの光活性化の基本的な性質を明らかにするため、精製したPACのアデニル酸シクラーゼ活性に及ぼす光の効果を詳細に調べ、PACは光量依存的に活性化されること、PACの活性変化は数十ミリ秒オーダーのパルス光刺激に追従可能であること、等を明らかにした。これらの性質はミドリムシの光応答現象を説明するに足るものであり、また、将来、細胞工学的応用を考えるうえでの重要な基礎データでもある(Yoshikawa et al.2005,Photochem.Phobobiol.Sci. in press)。
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[Journal Article] Biochemical and functional characterization of BLUF-type flavin-binding proteins of two species of cyanobacteria2005
Author(s)
Okajima, K., Yoshihara, S., Fukushima, Y., Geng, X., Katayama, M., Higashi, S., Watanabe, M., Sato, S., Tabata, S., Shibata, Y., Itoh, S., Ikeuchi, M.
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Journal Title
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[Journal Article] The origin of photoactivated adenylyl cyclase (PAC), the Euglena blue-light receptor : phylogenetic analysis of orthologues of PAC subunits from several euglenoids and trypanosome-type adenylyl cyclases from Euglena gracilis.2004
Author(s)
Koumura, Y., Suzuki, T., Yoshikawa, S., Watanabe, M., Iseki, M.
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Journal Title
Photochem.Photobiol.Sci. 3
Pages: 580-586
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