2019 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of a mechanism of heterocyst differentiation in a multicellular cyanobacterium by measuring Raman spectra
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17K15151
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
石原 潤一 千葉大学, 真菌医学研究センター, 特任助教 (40732409)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ラマン散乱分光 / ラマンスペクトル / シアノバクテリア / ヘテロシスト / 光合成色素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度に開発したAnabaenaの微小培養デバイスを用いて、窒素飢餓状態で培養したときの各細胞のラマンスペクトルをタイムラプス計測した。研究代表者は、フィコシアニンやアロフィコシアニンのラマンバンド強度が、ヘテロシストで顕著に低下することを見出していた。今年度、フィコシアニンのラマンバンド強度は、栄養細胞がヘテロシストに分化する過程で肥大化するに伴い、細胞の体積に反比例しながら低下することを明らかにした。つまり、ラマンバンド強度を解析することで、分化の進行度合いを推定することが可能となる。
フィラメントの端の細胞から順々にラマンスぺクトルを計測すると、フィコシアニンのラマンバンドが顕著に低下した栄養細胞は、両側の最も近いヘテロシストからそれぞれ5細胞以上離れていることが分かった。さらに、このような細胞は、複数個が隣接して出現することも分かった。これらの細胞のラマンバンドをタイムラプス計測すると，必ずしもすべての細胞が分化するわけではないことも分かった。このような分化しなかった細胞は、分裂した後に再びフィコシアニンのラマンバンド強度が上昇した。つまり、フィコシアニンのラマンバンドが低下し始めても、隣接する他の細胞が先に分化することで、そのヘテロシストから窒素化合物が供給され、フィコシアニンのラマンバンド強度が上昇すると予測された。先行研究より、ヘテロシスト分化は可逆的な過程を経て不可逆的な過程に移行することが知られていた。今回の研究代表者の結果は、この可逆的な分化過程でフィコビリソームの分解が始まることを意味しており、従来の定説よりも早い分化段階で光合成タンパク質の量的変化が起きていることを示している。
現在、研究期間中の成果をまとめ、国際誌に投稿する準備を行っている。
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