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2016 Fiscal Year Annual Research Report

炭素と窒素のモニタリングによる光合成の順化機構の解明

Research Project

Project/Area Number 16H04805
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) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords無機炭素輸送体 / 緑藻 / 光合成 / カルシウムシグナル / 環境順化 / シグナル伝達 / 緑藻クラミドモナス
Outline of Annual Research Achievements

無機炭素センシング経路の制御因子としてCa2+結合タンパク質CASについて以下の点を明らかにした。
1)CrCASがCa2+結合性を持つことを証明した。2)CrCASは葉緑体内のチラコイド膜に局在することを示した。3)CrCASは、CO2応答性遺伝子の中でも細胞膜局在のABC型重炭酸輸送体HLA3と葉緑体胞膜に局在する重炭酸イオンチャネルLCIAの発現を制御することを明らかにした。Ca2+キレーターを細胞培養液に添加すると、本来低CO2条件で誘導されるHLA3とLCIAの発現が抑制されたことから、2つの輸送体はカルシウム依存的に発現が制御されることが明らかになった。
また、Nセンシング経路の調節因子TAR1について以下の点を明らかにした。
1)TAR1タンパク質のリン酸化活性ドメインの発現によりTAR1は自己リン酸化と共に、他のタンパク質をリン酸化する活性を持つことを証明した。2)TAR1の欠損により、酢酸存在下の光従属栄養条件では脂質蓄積レベルが低下するが、酢酸を含まない培地での光独立栄養条件では、逆に脂質蓄積レベルが上昇する事を明らかにした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

初年度に緑藻クラミドモナスから単離したCO2要求性変異株の解析から、葉緑体カルシウム結合タンパク質CASが無機炭素輸送体の発現に必要であることを発見し、炭素欠乏に応答するシグナル因子の論文をPNASに出版できた。

Strategy for Future Research Activity

無機炭素センシング経路の制御因子として見出したCa2+結合タンパク質CASについて以下の点を明らかにする。
1)CrCASの局在が細胞外環境によってどのように変化するのかを明らかにする。
2)CrCAS以外に、細胞膜局在のABC型重炭酸輸送体HLA3と葉緑体胞膜に局在する重炭酸イオンチャネルLCIAの発現を制御する因子を変異株のスクリーニングにより明らかにする。Ca2+キレーターを細胞培養液に添加してすると、Ca2+濃度を制限したときに転写レベルが変動する遺伝子と、CrCAS依存的に発現する遺伝子との関係をRNAseq法により解明する。
また、Nセンシング経路の調節因子TAR1について以下の点を明らかにした。
1)TAR1タンパク質によりリン酸化をうける標的タンパク質を推定する。2)TAR1の欠損により、光従属栄養条件でどのような生理応答反応が起こっているのかについて、RNAseq法により解明する。特に、酢酸を含まない培地での光独立栄養条件で、どのようなタンパク質の発現とリン酸化が変動するのかを明らかにする。

  • Research Products

    (20 results)

All 2017 2016 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 13 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Chloroplast-mediated regulation of CO2-concentrating mechanism by Ca2+-binding protein CAS in the green algaChlamydomonas reinhardtii2016

    • Author(s)
      Wang Lianyong、Yamano Takashi、Takane Shunsuke、Niikawa Yuki、Toyokawa Chihana、Ozawa Shin-ichiro、Tokutsu Ryutaro、Takahashi Yuichiro、Minagawa Jun、Kanesaki Yu、Yoshikawa Hirofumi、Fukuzawa Hideya
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      Volume: 113 Pages: 12586~12591

    • DOI

      10.1073/pnas.1606519113

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Indirect Immunofluorescence Assay in Chlamydomonas reinhardtii2016

    • Author(s)
      Yamano Takashi、Fukuzawa Hideya
    • Journal Title

      BIO-PROTOCOL

      Volume: 6 Pages: -

    • DOI

      10.21769/BioProtoc.1864

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] CO2資源化の効率を左右するCO2濃縮機構とは2016

    • Author(s)
      福澤 秀哉
    • Journal Title

      化学と工業

      Volume: 69 Pages: 960-962

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 微細藻の光合成を支える重炭酸イオン輸送 ー細胞膜と葉緑体包膜に局在する重炭酸イオン輸送体の発見ー2016

    • Author(s)
      山野 隆志、福澤 秀哉
    • Journal Title

      化学と生物

      Volume: 54 Pages: 459-460

    • Open Access
  • [Presentation] 緑藻クラミドモナスにおいて光とCO2により制御されるカルシウム結合タンパク質CASの細胞内局在2017

    • Author(s)
      王 連勇、山野 隆志、新川 友貴、豊川 知華、福澤 秀哉
    • Organizer
      第58回日本植物生理学会年会
  • [Presentation] Ca2+結合タンパク質CASによる葉緑体を介した重炭酸イオン輸送の制御機構2016

    • Author(s)
      山野 隆志、王 連勇、高根 俊輔、新川 友貴、豊川 知華、小澤 真一郎、得津 隆太郎、高橋 裕一郎、皆川 純、兼崎 友、吉川 博文、福澤 秀哉
    • Organizer
      日本光合成学会
  • [Presentation] Thylakoid calcium-binding protein CAS and calcium regulate the expression of ABC-type plasma membrane bicarbonate transporter in Chlamydomonas reinhardtii2016

    • Author(s)
      Lianyong Wang, Takashi Yamano, Shunsuke Takane, Yuki Niikawa, Chihana Toyokawa, Ryutaro Tokutsu, Jun Minagawa, Hideya Fukuzawa
    • Organizer
      17th International Conference on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] TAG-accumulation-regulator-1 (TAR1) triggers suppression of photosynthesis and accumulation of lipid and starch under photoautotrophic and nitrogen-deficient conditions in Chlamydomonas2016

    • Author(s)
      Masataka Kajikawa, Haruka Shinkawa, Sawaragi Yuri, Hideya Fukuzawa
    • Organizer
      17th International Conference on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Phosphoproteomic analysis of a mutant of YAK1-type DYRK, TAR1 under the photoautotrophic C/N-imbalanced conditions2016

    • Author(s)
      Haruka Shinkawa, Masataka Kajikawa, Yuko Nomura, Mayu Ogura, Hirofumi Nakagami, Naoyuki Sugiyama, Yasushi Ishihama, and Hideya Fukuzawa
    • Organizer
      17th International Conference on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Suborganellar localization of chloroplast Ca2+-binding protein CAS, a novel regulator of CO2-concentrating mechanism in Chlamydomonas reinhardti2016

    • Author(s)
      Chihana Toyokawa, Takashi Yamano, Lianyong Wang, Jun Minagawa, Hideya Fukuzawa
    • Organizer
      17th International Conference on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Identification of nuclear genes regulated by chloroplast calcium-sensing receptor homologue, CAS, under CO2-limiting conditions by transcriptome analyses in Chlamydomonas reinhardtii2016

    • Author(s)
      Yuki Niikawa, Lianyong Wang, Takashi Yamano, and Hideya Fukuzawa
    • Organizer
      17th International Conference on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A transcription factor which is important for the unfolded protein response regulates lipid biosynthesis in Chlamydomonas reinhardtii2016

    • Author(s)
      Yasuyo Yamaoka, Seungjun Shin, Hanul Kim, Sunghoon Jang, Takashi Yamano, Won-yong Song, Hideya Fukuzawa, Youngsook Lee
    • Organizer
      17th International Conference on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Characterization of cooperative bicarbonate transport uptake into chloroplast stroma in the green alga Chlamydomonas reinhardtii2016

    • Author(s)
      Takashi Yamano, Emi Sato, Hiro Iguchi, Yuri Fukuda, Hideya Fukuzawa
    • Organizer
      The IXth International Symposium on Inorganic Carbon Utilization by Aquatic Photosynthetic Organisms
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Thylakoid calcium-binding protein CAS and calcium regulate the inorganic carbon uptake in Chlamydomonas reinhardtii2016

    • Author(s)
      Lianyong Wang, Takashi Yamano, Shunsuke Takane, Yuki Niikawa, Chihana Toyokawa, Ryutaro Tokutsu, Jun Minagawa, Hideya Fukuzawa
    • Organizer
      The IXth International Symposium on Inorganic Carbon Utilization by Aquatic Photosynthetic Organisms
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 脂質蓄積制御に関わるタンパク質リン酸化酵素 TAR1 の下流因子 MYB-like4の解析2016

    • Author(s)
      太田 羽藍、新川 はるか、梶川 昌孝、福澤 秀哉
    • Organizer
      第29回植物脂質シンポジウム
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Identification of nuclear genes regulated by chloroplast calcium-sensing receptor homologue, CAS, under CO2-limiting conditions by transcriptome analyses in Chlamydomonas reinhardtii2016

    • Author(s)
      Yuki Niikawa, Lianyong Wang, Takashi Yamano, Hideya Fukuzawa
    • Organizer
      IXth International Symposium on Inorganic Carbon Utilization by Aquatic Photosynthetic Organisms (CCM9)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Suborganellar localization of chloroplast Ca2+-binding protein CAS, a novel regulator of CO2-concentrating mechanism, in Chlamydomonas reinhardtii.2016

    • Author(s)
      Chihana Toyokawa, Takashi Yamano, Lianyong Wang, Hideya Fukuzawa
    • Organizer
      The IXth International Symposium on Inorganic Carbon Utilization by Aquatic Photosynthetic Organisms (CCM9)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Characterization of cooperative bicarbonate transport uptake into chloroplast stroma in the green alga Chlamydomonas reinhardtii2016

    • Author(s)
      Takashi Yamano, Emi Sato, Hiro Iguchi, Yuri Fukuda, Hideya Fukuzawa
    • Organizer
      The IXth International Symposium on Inorganic Carbon Utilization by Aquatic Photosynthetic Organisms (CCM9)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Thylakoid calcium-binding protein CAS and calcium regulate the inorganic carbon uptake in Chlamydomonas reinhardtii.2016

    • Author(s)
      Lianyong Wang, Takashi Yamano, Shunsuke Takane, Yuki Niikawa, Chihana Toyokawa, Ryutaro Tokutsu, Jun Minagawa, Hideya Fukuzawa
    • Organizer
      The IXth International Symposium on Inorganic Carbon Utilization by Aquatic Photosynthetic Organisms (CCM9)
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 「光合成のターボエンジン」CO2濃縮機構が葉緑体を介して制御される仕組みを新たに発見

    • URL

      http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2016/161017_1.html

URL: 

Published: 2018-12-17  

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