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2016 Fiscal Year Research-status Report

シアノバクテリアの持つロドプシンの機能解析:彼らは光をどう使い分けるのか?

Research Project

Project/Area Number 15K14601
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

吉澤 晋  東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (00553108)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords海洋生態 / 細菌 / ゲノム / 系統進化
Outline of Annual Research Achievements

生物は太陽光エネルギーをどのような機構で化学エネルギーに変換しているのか?次世代シーケンサーの登場により機能未知光受容体配列(ロドプシン)が爆発的なスピードで蓄積する近年において、その利用機構はこれまで考えられていた以上に多様であることが分かってきた。本研究では、シアノバクテリアの持つ機能未知ロドプシンの機能と生理的役割を、最新の情報科学および全遺伝子合成技術を駆使し多角的に解き明かすことで、これまで考えられてこなかった2つの光エネルギー利用機構がどのように「機能」および「光の色」の使い分けを行っているのかを明らかにする挑戦的な試みである。
平成28年度は、淡水性シアノバクテリアであるSynechocystis属の細菌が持つ未知ロドプシンの機能解析を実施し、光で塩化物イオンを細胞外から細胞内に輸送するロドプシンであることを明らかにした。またイオン輸送特性を調べた結果、塩化物イオンの他に硫酸イオンも輸送することが分かった。これまで二価の陰イオンを運ぶイオン輸送型ロドプシンは見つかっておらず、本研究で初めてその存在が示された。さらに、本研究で発見したロドプシンと同じ機能を持つと予想されるロドプシンが淡水性シアノバクテリアゲノム上に幅広く分布することが徐々に分かってきた。しかしながら、淡水に生息するこれらのシアノバクテリアが実際に生息する環境で光エネルギーを利用してどのイオンを輸送しているかは不明である。今後の研究では、遺伝子欠損シアノバクテリア株などを用いることでシアノバクテリアの光エネルギーの使い分けを明らかにしたい。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

淡水性シアノバクテリアから新規の一価及び二価陰イオン輸送ロドプシンを発見し、論文として報告した。淡水環境は、海洋より遥かに溶存イオンが少ないことが知られている、そのため陰イオン輸送ロドプシンは存在しないと考えられていたが本研究でその存在が明らかとなった。

Strategy for Future Research Activity

最終年度は、これまでの研究で見つけたシアノバクテリアロドプシンの生理的役割を明らかにするため、ロドプシン遺伝子欠損シアノバクテリア株やロドプシン遺伝子導入シアノバクテリア株の作成を試みる。これらの株を作成することで、シアノバクテリアロドプシンの細胞内での生理的役割を解明し、その生態学的な意義を考察したい。

Causes of Carryover

本年度から実施予定であった遺伝子欠損株や遺伝子導入株の作成は、特殊な技術を要するため、実験作業を行う研究員の雇用が当初予定よりも大幅に遅れたため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

繰越費用は、次年度の人件費に使用する予定である。

  • Research Products

    (2 results)

All 2017 2016

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (1 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Demonstration of a Light-Driven SO42- Transporter and Its Spectroscopic Characteristics2017

    • Author(s)
      Akiko Niho, Susumu Yoshizawa, Takashi Tsukamoto, Marie Kurihara, Shinya Tahara, Yu Nakajima, Misao Mizuno, Hikaru Kuramochi, Tahei Tahara, Yasuhisa Mizutani, and Yuki Sudo
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 139 Pages: 4376-4389

    • DOI

      10.1021/jacs.6b12139

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] シアノバクテリアの持つ光駆動型イオン輸送ロドプシン-彼らはどのような環境で、どのイオンを輸送しているのか?-2016

    • Author(s)
      吉澤 晋
    • Organizer
      ラン藻ゲノム交流会
    • Place of Presentation
      東京大学駒場キャンパス16号館(東京都・目黒区)
    • Year and Date
      2016-06-25
    • Invited

URL: 

Published: 2018-01-16  

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