2020 Fiscal Year Research-status Report
光化学系II複合体のアセンブリーと修復の動的な過程における脂質の機能
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20K06701
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
和田 元 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (60167202)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神保 晴彦 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (50835965)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | シアノバクテリア / Synechocystis PCC 6803 / 脂質 / 光合成 / 光化学系II / 光阻害 / ホスファチジルグリセロール / モノガラクトシルジアシルグリセロール |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、シアノバクテリアSynechocystis sp. PCC 6803を用いて、光合成の修復におけるホスファチジルグリセロール（PG）とモノガラクトシルジアシルグリセロール（MGDG）の機能について解析を行った。得られた成果は以下の通りである。
1. PGの代謝回転に関わる酵素遺伝子の同定 強光によって障害を受けたPSIIの修復にPGの分解と再合成（代謝回転）が必要であることを明らかにするために、PGの分解に関わっているホスホリパーゼ、PGの分解によって生じたリゾPGと遊離脂肪酸からのPGの再生に関わっているアシルACP合成酵素とアシルトランスフェラーゼの遺伝子を同定するとともに、それらの遺伝子を破壊した変異株をそれぞれ作製した。得られた変異株におけるPSII活性の失活と修復について解析したところ、変異株では強光によるPSIIの失活は野生株と同様に起こるものの、失活したPSIIの修復が大きく阻害されることから、PGの分解と再生がPSIIの修復に必要であることが明らかとなった。
2. MGDGの代謝回転に関わる酵素遺伝子の同定と機能解析 MGDGの代謝回転に関わっているガラクトリパーゼの遺伝子を同定することに成功した。また、これらの遺伝子を破壊した変異株も作製した。得られた変異株におけるPSIIの修復について調べたところ、PSIIの修復が阻害されることがわかり、MGDGの分解もPSIIの修復に必要であることが明らかとなった。
3. D1の合成に及ぼすPGの代謝回転の影響 PGやMGDGの代謝回転は、PSII修復におけるD1の代謝に関わっていると考えられるので、作製した変異株において、放射性同位体35S-Met/Cysを用いてD1をラベルし、PGの代謝回転がD1の分解に与える影響について調べた。その結果、PGの分解がD1の分解に必要であることが明らかとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は、PGとMGDGの代謝回転に関わっている酵素の遺伝子を同定することに成功した。また、それらの遺伝子を破壊した変異株を作製することにも成功した。さらに、得られた変異株を用いて、PGとMGDGの代謝回転がPSIIの修復に関わっていることを明らかにできた。ほぼ計画通りに研究を進め、順調に成果をあげることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は、チラコイド膜に存在する４つの脂質のうち、特に唯一のリン脂質として存在するPGとガラクト脂質の１つであるMGDGについて、それらの脂質の分解と再合成（代謝回転）がPSIIの修復における機能を解析し、PGとMGDGの分解がPSIIの修復に必要であること、PGの分解がD1の分解に必要であることを明らかにした。今後は、MGDGの再生に関わっているアシルトランスフェラーぜの遺伝子がまだ同定できていないので、候補遺伝子の中から目的の遺伝子を同定し、遺伝子を破壊した変異株を作製して解析に用いる予定である。この変異株とすでに得られている変異株を用いて、PGとMGDGの分解と再合成がPSIIの修復にどのように関わっているのか、D1の合成や分解とPGとMGDGの代謝回転との関係を詳細に解析し、PSIIの修復に影響を与える分子メカニズムを明らかにする予定である。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額として5,983円生じたが、これは翌年度に物品費として使用する予定である。
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[Journal Article] Long-chain saturated fatty acids, palmitic and stearic acids, enhance the repair of photosystem II2021
Author(s)
Jimbo, H., Takagi, K., Hirashima, T., Nishiyama, Y. and Wada, H.
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Journal Title
International Journal of Molecular Sciences
Volume: 21
Pages: 7509
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Membrane lipid remodeling is required for photosystem II function under low CO22021
Author(s)
Jimbo, H., Izuhara, T., Hirashima, T., Endo, K., Nakamura, Y., Wada, H.
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Journal Title
The Plant Journal
Volume: 105
Pages: 245-253
DOI
Peer Reviewed
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