2012 Fiscal Year Annual Research Report
海洋性珪藻における無機炭素獲得分子動態のモデリング
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24310015
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Kwansei Gakuin University |
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Principal Investigator |
松田 祐介 関西学院大学, 理工学部, 教授 (30291975)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤原 伸介 関西学院大学, 理工学部, 教授 (90263219)
佐藤 英俊 関西学院大学, 理工学部, 准教授 (10300873)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 海洋生態 / 環境変動 / 水圏現象 / 植物 / 海洋性珪藻 |
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| Research Abstract |
海洋性珪藻類は地球全体の20%の一次生産を行う重要な独立栄養生物であるが、一次生産効率を維持する分子機構が未解明なために、変動環境下におけるこの動態予測も細胞レベルからの根拠が不足している。本研究では、海洋性珪藻が無機炭素を細胞内に取込み効果的に固定する系(無機炭素濃縮機構:CCM)が、CO_2濃度、pH、温度、鉄などの環境因子変動に応答することが一次生産性変動の重要因子であるという仮説に基づき、1.海洋性珪藻類の無機炭素取込みと蓄積を担う分子、及びその機能を同定すること、2.この分子をコードする遺伝子の環境変動下における発現動態分析による、一次生産性変動予測動態モデルの構築、を目的としている。
平成24年度における実施項目と成果を以下にあげる。1.無機炭素輸送に関わると考えられるタンパクの機能同定;solute carder(SLC)タンパク質ファミリーを中心とした候補遺伝子のクローニングを計画した。クローニングした候補の中からPtSLC4-2という新規因子を発見し、細胞膜型HCO_3^-輸送体であることを確認した。2.葉緑体内および周辺部に局在する炭酸脱水酵素(CA)、C、代謝関連酵素の機能解明;計画通りこれらの細胞内局在をほぼ決定した。さらに、ピレノイド型CA(PtCAIおよびPtCA2)の活性がチオレドキシンと分子酸素により制御されていることを発見した。3.これらタンパク質のCO_2(pH)、温度、鉄濃度に対する応答の定量的解析;計画に従い予備的実験を行う過程ですでに一部因子のCO_2、光、および鉄に対する転写応答性を確認した。4.環境変動に伴う油脂、炭化水素、クロロフィルの相対比の動態解析;計画通り基礎データの収集を行った。
特に、1.と2.では、海洋性独立栄養生物で初めて無機炭素輸送体分子を発見し、また珪藻類葉緑体の酸化還元調節機構を初めて明らかにするなど、重要な成果を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要に記した実施項目1.と2.で、すでに海洋性独立栄養生物で初めて無機炭素輸送体分子を発見し、また珪藻類葉緑体の酸化還元調節機構を初めて明らかにするなど、重要な成果を得た。これらの成果を平成24年度に、J. Biol ChemやProc Natl Acad Sci USAなどの国際学術誌にも発表しており、当初の計画よりも進んでいると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画通りに遂行する。特にH25年度は無機炭素輸送体や細胞内炭素流路調節因子の機能決定において成果を出すことを目指し、次に控える動態予測とモデル化のための因子を充実させる。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成24年度に重要な実験が予定よりも順調に推移したため、試薬代として計上していた金額に余分が発生した。また、実験の進行上、準備的実験として位置付けていたペプチド抗体の作製はあまり進まなかったため、これも余分発生の原因となった。これを通常の抗体作製に切り替え、減額してH25年度に計上しなおすこととした。
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