2022 Fiscal Year Research-status Report

盗葉緑体現象における遺伝子伝搬に依らない形質伝搬機構をタンパク質解析から解明する

Research Project

Project/Area Number	22K06345
Research Institution	Keio University
Principal Investigator	前田太郎慶應義塾大学, 政策・メディア研究科(藤沢), 特任助教 (50631404)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2027-03-31
Keywords	盗葉緑体 / 軟体動物 / 盗タンパク質 / 光合成 / 進化
Outline of Annual Research Achievements	軟体動物ウミウシは、生来的には葉緑体を持たず、光合成能力を持たないが、摂食した藻類の葉緑体を細胞内に取り込むことで、光合成能を後生的に獲得する。私はこれまでに、チドリミドリガイPlakobranchus ocellatusを用いて、ウミウシのゲノム中に藻類に由来する光合成遺伝子が存在しないことを確認し、にもかかわらず光合成能力が明確に維持されていることを示した。本研究では、この遺伝子伝播を経ない形での光合成能力の伝播の機構について、本来容易に失活するはずの藻類由来の光合成タンパク質が、ウミウシ細胞中では長期間維持されており、それを可能にするウミウシ側のタンパク質が葉緑体に輸送されているとの仮説を立てた。今年度は、ウミウシ側のプロテオーム解析を行い、この藻類由来タンパク質の長期間維持の有無を検証し、その種類を同定した。結果複数種の光合成関連タンパク質について、１ヶ月後でもウミウシ細胞中に維持されていることを検証した。さらにそれらのタンパク質の光環境に関する応答を検証し、強光環境下での藻類由来タンパク質のダイナミクスの一端を明らかにした。また、来年度に予定している餌藻類の同位体存在下での培養を介した藻類由来タンパク質の同位体ラベリングを目的として、餌藻類の培養技術開発を行なった。結果、餌藻類の1種であるRhipidosiphon lewmanomontiaeについて、実験室環境下での藻体増殖を可能とすることができた。今後、培養スケールを増大し、葉緑体源となる藻類の大量培養を試みる。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 予定通り、ウミウシ側のプロテオーム解析に成功し、藻類の培養についても一定の成果を得たため。
Strategy for Future Research Activity	2023年度は、予定通り、餌藻類由来タンパク質の安定同位体によるラベル技術を検証する。具体的には、前年度に増殖した餌藻類について、窒素安定同位体によるタンパク質ラベルを実施する。得られたラベル藻類について粗単離葉緑体のプロテオーム解析を実施し、同位体の取り込みを確認し、また、この藻類を摂餌したウミウシの経時的なプロテオーム解析を行い、藻類由来タンパク質の維持についてより確度高く検証する。この過程で、ウミウシの効果的な給餌方法や、摂餌量と生長量などの基礎的な生理学的データを取得し、また光合成の有無での生長量や摂餌量に変化が見られるか検証する。
Causes of Carryover	実験用サンプルの採集旅費として計上していたが，今年度は予定よりも少ない採集によって目的のサンプルを確保することができたため、その分旅費を申請しなかった。次年度使用額については、試薬類の購入に用いる。