2010 Fiscal Year Annual Research Report
プロテオロドプシンをもつ海洋発光細菌の光生態学的研究
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21380123
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
木暮 一啓 東京大学, 大気海洋研究所, 教授 (10161895)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
濱崎 恒二 東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (80277871)
吉澤 晋 東京大学, 大気海洋研究所, 特任研究員 (00553108)
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| Keywords | プロテオロドプシン / 海洋細菌 / Bacteroidetes / エルギー代謝 / 海洋生態系 / 遺伝子解析 / 系統解析 |
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| Research Abstract |
プロテオロドプシンは2000年にメタゲノム解析を通じてその存在が初めて確認された光受容性のタンパクで、海洋表層の原核生物群集の半分程度に分布することが知られている。しかしこれまで、その機能は得られた遺伝子を大腸菌に入れて確認しただけであり、それが生細胞の中では実際にどの程度の大きさなのか、どのような環境要因がその機能発現を制御しているのか、などについては知見がなかった。その最大の理由は、プロテオロドプシンを保持する分離株が世界に10株程度しかないことによる。
本研究では、主にBacteroidetesに属する分離株について独自に開発したプライマーを用いてプロテオロドプシン遺伝子の有無を調べ、100株あまりの株にその遺伝子が存在することを明らかにしてきた。さらにそれらの保持株の系統的位置づけの解明とプロテオロドプシンのポンプ活性の細胞レベルでの実測を軸に以下の新たな知見を得た。
・Polaribacter属の分離株を得て、その分類的な研究を通じて新種であることを確認するとともに、それらのグループにプロテオロドプシン遺伝子が広く分布していることを明らかにした。
・8種の株を用いて直接プロトン排出能を確認すると同時に、それらの定量的データから天然環境におけるプロトン排出能の大きさと、その生態的役割を初めて明らかにした。その結果、一次生産に使われる光エネルギーの10%強に相当するエネルギーがBacteroidetesを経由して海洋生態系に入ることを突き止めた。
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