2015 Fiscal Year Annual Research Report
Limit break of photosynthesis by improvement of RuBisCO functions
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26292193
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
蘆田 弘樹 神戸大学, 人間発達環境学研究科, 准教授 (50362851)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 光合成 / CO2固定 / ルビスコ / アーキア / ルビスコアクチベース |
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| Outline of Annual Research Achievements |
好熱性シアノバクテリアのルビスコが高いCO2識別能力を発揮する原因を明らかにするために、これに関与するアミノ酸残基および構造が、ラージサブユニットとスモールサブユニットのどちらに存在しているのを明らかにするため、好熱性と常温性シアノバクテリア ルビスコの両サブユニットを入れ替えたキメラルビスコの大腸菌発現系を構築した。
ルビスコ活性化タンパク質であるルビスコアクチベース遺伝子をタバコ葉緑体ゲノムに導入して得られた形質転換体候補の中から、遺伝子がターゲット位置に導入されていることとルビスコアクチベース遺伝子の発現量がのコントロール株よりも増加している形質転換株を取得することができた。これら葉緑体形質転換株では、タンパク質レベルにおいてもルビスコアクチベース量が増加しており、本研究目的であるルビスコアクチベース過剰発現株の作製に成功した。
ルビスコ祖先タンパク質と考えられたメタン生成アーキア ルビスコのCO2固定反応の触媒活性の有無を解析した結果、ルビスコと同様のCO2固定反応触媒能を有することが明らかになった。さらに、ルビスコのCO2固定反応のCO2アクセプター基質を合成する遺伝子・酵素の同定と酵素学的特徴付けも行った。メタン生成アーキアにおけるルビスコの生体内機能を解析した結果、アーキア特有の新規CO2固定回路で機能していることが予想された。また、この回路で機能すると予想される鍵酵素の同定に成功し、これらの酵素学的解析を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要に記した通り、本研究目的であるルビスコの機能発現最適化のために必要となる、ルビスコのO2反応性機構と活性化機構の解明は、順調に進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
好熱性シアノバクテリアのルビスコが高いCO2識別能力を発揮する原因を明らかにするために、本年度に作製した好熱性と常温性シアノバクテリア ルビスコのラージサブユニットとスモールサブユニットを入れ替えたキメラルビスコの大腸菌発現系を用いて、キメラルビスコを発現・精製し、酵素学的性質を決定する。決定した特性から、どちらのサブユニットが好熱性シアノバクテリア ルビスコの高機能性に関与しているのかを明らかにする。
本年度獲得したルビスコアクチベース過剰発現タバコを用いて、ルビスコなどの光合成関連タンパク質の変化を調べるとともに、ルビスコアクチベース過剰発現による光合成特性や生育への影響を解析する。
ルビスコ祖先タンパク質であるメタン生成アーキア ルビスコの生体内機能を解析を解析するために、13C同位体CO2による代謝産物ラベリングとメタボローム解析を組み合わせることで、このルビスコが関与する代謝系の解析を行う。
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| Causes of Carryover |
進行している３つの研究項目のうち、１つの研究項目が予想よりもよく進展し、また本研究目的に対する重要度が高かったため、他項目よりも優先した結果、他項目使用予定であった額が次年度使用額として生じた。しかし、全体の研究進行が遅れた訳ではない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
全研究項目を予定通り進めるとともに、本年度の研究計画を遂行する。
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Research Products
(2 results)
