2023 Fiscal Year Research-status Report
高時間分解・絶対定量代謝解析による光合成代謝変動と酸化還元バランス維持機構の解明
| Project/Area Number |
22K15142
|
|---|
| Research Institution | Kobe University |
|---|
Principal Investigator |
田中 謙也 神戸大学, 先端バイオ工学研究センター, 特命助教 (30916747)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
|
| Keywords | 光合成 / カルビン回路 / メタボロミクス / レドックス / シアノバクテリア |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に明らかにしたシアノバクテリアSynechocystis sp 6803における、暗所から明所に移った際の高速代謝変化の解析から、暗所において解糖系中間体の蓄積が光合成開始に重要であることが明らかになった。今年度は暗所において解糖系中間体の蓄積が維持されているメカニズムを調べた。そのために解糖系中間体を変換するピルビン酸キナーゼの過剰発現株を作成した。ピルビン酸キナーゼ過剰発現株では、野生株に比べ暗所において顕著に解糖系中間体が減少し、光合成開始が遅れることが明らかとなった。また、野生株およびピルビン酸キナーゼ過剰発現株では暗所でいくつかの代謝物が細胞外へ放出されることが明らかとなった。
ピルビン酸キナーゼ過剰発現株に加え、解糖系中間体を変換するもう一つの酵素であるホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ過剰発現株の解析も行った。光合成開始の遅延が見られるまでピルビン酸キナーゼ過剰発現株よりも暗所での時間が長くかかったが、この株でもピルビン酸キナーゼ過剰発現株と同様の光合成開始の遅延が見られた。
野生株では暗所にカルビン回路の消費経路の活性が低く、解糖系中間体の蓄積が維持されている。これにより光合成開始がスムーズに起こると考えられる。このように解糖系中間体の変換経路はカルビン回路の消費経路であり、消費経路のフラックス制御は、光強度が時々刻々と変化する環境において、カルビン回路の正常な動作に重要であることが示唆された。これらの成果をまとめた論文を投稿中である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の予定通り、遺伝子変異株を作成することで、暗所で解糖系代謝物が蓄積しているメカニズムのさらなる解析を行った。その結果、解糖系中間体の変換経路がカルビン回路の代謝物濃度維持に重要な消費経路であることを特定した。この結果をまとめた論文を投稿予定である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
カルビン回路の消費経路強化株等では、暗所にいくつかの有用物質を細胞外へ排出することが明らかとなった。これを用いた有用物質生産方法を開発する。
|
| Causes of Carryover |
キャピラリー電気泳動質量分析計に使用する溶媒（アンモニア水）が予想より消費が少なかったため、次年度に繰り越す。メタボロミクスに必要な溶媒に使用する予定である。
|
