カビと光の関係ー真菌類の光感知が導く分化誘導制御機構の解明に向けた基盤構築

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K05339
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 伏見 圭司 神戸大学, 科学技術イノベーション研究科, 特命准教授 (80787581)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 光制御機構 / 光受容体 / 光感知 / UV-Vis スペクトル / 真菌類（カビ・キノコ） / 生活環 / 分化誘導 / 子実体形成

Outline of Annual Research Achievements

カビ（Aspergillus nidulans（モデルカビ、An）、A. oryzae（コウジカビ、Ao））およびキノコ（Coprinopsis cinerea（ウシグソヒトヨタケ、Cc）、Schizophyllum commune（スエヒロタケ、Sc））に由来する光受容体・フィトクロム（FphA）の遺伝子を His-tag 融合タンパク質として発現させるために、pET28a ベクターに導入した。取得したプラスミド DNA をビリン色素合成系を保有する大腸菌内で発現後、アフィニティーカラムクロマトグラフィーによる精製を行い、UV-Vis 分光光度計による吸収波長特性の解析を試みた。AnFphA および AoFphA は赤色光 / 遠赤色光感知型光受容体として機能することを確認できたが、CcFphA および ScFphA については発現がみられず、その機能を確認することができなかった。そこで、alphafold2 によって各光受容体の分子モデリングを行い、立体構造を形成しない N-末端側の可変領域を除去したコンストラクトを作製した。現在、再度、分光光度計による吸収波長特性の解析を試みている。
一方、モデルキノコであるウシグソヒトヨタケのゲノムには、光感知機能をもつ遺伝子（CcPhotolyase、CcDst-1、CcDst-2、CcWC2）がアノテーションされていた。先行研究において、これらの遺伝子破壊株は子実体を正常に形成できないことが報告されているが、その分光学的な解析は行われていなかった。加えて、CcFphA と子実体形成を紐付ける遺伝学的な研究報告はなかった。
現在、カビ、キノコに由来する各 FphA だけでなく、モデルキノコであるウシグソヒトヨタケの CcPhotolyase、CcDst-1、CcDst-2、CcWC2 にも焦点を当てた解析を進めている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

一部のフィトクロムについては発現がみられなかったため、分子の設計を見直す必要があった。また、モデルキノコであるウシグソヒトヨタケにおいては、フィトクロム以外の複数の光受容体の遺伝子の存在が確認された。これらの光受容体の機能については、先行研究で遺伝学的な解析は行われていたが、分光学的な解析は行われていなかった。本研究が目指すのは、「カビ」と「光」の関係だけに留まらず、「キノコ」と「光」の関係に迫ることである。そのため、今回の調査で明確にされた課題（フィトクロム以外の複数の光受容体の分光学的な解析）に対して、取り組む必要がある。

Strategy for Future Research Activity

分子モデリングによって再設計した各フィトクロムに加えて、モデルキノコであるウシグソヒトヨタケに由来するフィトクロムの以外の光受容体の分光学的な解析を行う。これらの光化学的特性（吸収波長領域、光変換、暗反転の特性）を明らかにする。
これらの成果をまとめ、年度内に学会報告、論文執筆を進めていく。