海洋メタゲノム解析により単離された新型キメラ光受容体PHYCRYの機能解析

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K21438
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 嶋田 勢津子 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 研究員 (40432033)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 蒔田 由布子 前橋工科大学, 工学部, 教授 (80443026) ; 鈴木 重勝 国立研究開発法人国立環境研究所, 生物・生態系環境研究センター, 特別研究員 (10785108) [Withdrawn]
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2023-03-31
• Keywords: 光受容体 / 藻類 / 海洋メタゲノム / フィトクロム / クリプトクロム

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、海洋メタゲノムデータから発見された赤色光受容体フィトクロムと青色光受容体クリプトクロムの構造を併せ持つ新型キメラ光受容体PHYCRYの遺伝子について機能の解明を進めた。論文化にともない、PHYCRYをDualchorome1（DUC1）と命名した。2022年度は以下を実施した。
生物的機能解析については、プラシノ藻におけるRNA-seq解析を進め、橙色光による遺伝子制御を明らかにした。タバコの葉一過的発現系の局在解析の結果、DUC1-GFPは核に局在していた。プラシノ藻のDUC1欠損変異体の作成については、相同組換えによる形質転換法の確立を進め、プロモーターの改変などを試みたが、形質転換体は得ることが出来なかった。
プラシノ藻Pycnococcus provasoliiの完全ゲノム配列を解析したところ、LHC遺伝子が重複して存在していることが明らかになり、RNA-seqの解析により光により制御されていることが明らかになった。
本研究課題では、DUC1について海洋浮遊性微細藻類のプラシノ藻の一種であるP. provasoliiが保有していることを明らかにし、DUC1のフィトクロム領域は橙色光と遠赤色光で可逆的に光変換し、クリプトクロム領域は青色光を吸収するということを明らかにした。また、プラシノ藻類においてDUC1が吸収する橙色光による遺伝子制御が見られることを明らかにし、DUC1 がシロイヌナズナのCRY2の機能を部分的に相補することが示唆された。また、タバコの一過的発現系で核局在する事が示唆された。P. provasolii ゲノム配列解析により、DUC1以外の光受容体、光情報伝達関連遺伝子が存在し、LHC遺伝子の重複が明らかになった。これらの結果により、DUC１やこれらの遺伝子が、プラシノ藻が海水中の多彩な光環境への適応することに寄与したと推察された。

Research Products

• [Presentation] 海洋藻類が保持する橙色光／遠赤色光と青色光を感知する新規光受容体・Dualchromeの単離と機能解析 (2022)
  • Author(s): 嶋田勢津子, 蒔田由布子, 鈴木重勝, 伏見圭司, 陶久あや, 平田愛実, 栗山朋子, 栗原志夫, 濱崎英史, 栗原恵美子, 吉武和敏, 渡辺 剛, 作田正明, 五條堀孝, 坂見知子, 成川礼, 山口晴代, 河地正伸, 松井南
  • Organizer: 第22回 日本光生物学協会年会