2023 Fiscal Year Annual Research Report
Global impact of marine secondary chloroplast estimated from the function of diatom pyrenoid.
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19H01153
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| Research Institution | Kwansei Gakuin University |
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Principal Investigator |
松田 祐介 関西学院大学, 生命環境学部, 教授 (30291975)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 厚子 琉球大学, 理学部, 准教授 (40509999)
原田 尚志 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (50640900)
嶋川 銀河 関西学院大学, 生命環境学部, 助教 (60853885)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 海洋性珪藻 / 二次葉緑体 / ピレノイド / 一次生産 / 光合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
海洋性珪藻類の葉緑体ピレノイド構造・機能と地球生態系への影響を定量する分子モデルを羽状目Phaeodactylum tricornutum（Pt）および中心目Thalassiosira pseudonana（Tp）を用いて構築した。
①両珪藻のPyShellに相互作用する因子のなかにあった2つは未知天然変性タンパク質に対し、CRSPR/Cas9によるゲノム編集を行い、現在選抜中である。一方、Bestおよびθ型炭酸脱水酵素（CA）の相互作用因子として、プロトン輸送体候補、酸化還元因子、天然変性タンパク質と考えられる因子が得られた。現在これらの局在解析とゲノム編集破壊を行っている。②①で取得した新規相互作用タンパク質の局在解析の結果、天然変性タンパク質は葉緑体周辺に検出されたが、GFPによる局在不良の可能性があった。③CRISPR/Cas9により、TpBest1の破壊株は野生型に比べて30％程度低い光合成親和性を示した。PtBest1破壊株も高CO2生育野生株と同レベルの低親和性光合成を示した。ピレノイド型PtβCA1,2を同時に破壊することに成功したが、この変異体はPtθCA1およびTpPyshellの破壊株と同様、抑制レベルを通り越してCCMがほぼ機能しないことが分かり、珪藻のピレノイド機能が0.2％程度の高CO2でも必要であることが判明した。葉緑体包膜因子であるι型CAのゲノム編集破壊を行ったが、光合成効率および生育速度に変化は見られなかった。④珪藻ピレノイドは中心を貫通するチラコイド膜をもち、Pyshellがその構造を形成する。このチラコイド膜がBestとβおよびθCAの働きで、CO2発生装置としてRubiscoにCO2を供給し、ピレノイドCAがCO2漏出バリアとなる分子モデルが完成した。⑤上記ピレノイド因子は海洋メタゲノム解析から、世界の海洋で高発現することが分かった。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
研究業績・雑誌論文の、https://doi.org/10.1101/2023.10.25.564039 については、現在Cell誌にてレバイス原稿を審査中
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