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2018 Fiscal Year Annual Research Report

光合成明反応の作動状況を認識する2種ヒスチジンキナーゼの機能解析

Publicly Offered Research

Project AreaNew Photosynthesis : Reoptimization of the solar energy conversion system
Project/Area Number 17H05720
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

田中 寛  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (60222113)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Keywordsストレス応答 / シアノバクテリア / 2成分制御系 / ヒスチジンキナーゼ / リン酸化 / 熱ショック応答 / 光合成明反応 / 光化学系
Outline of Annual Research Achievements

酸素発生型の光合成を行うシアノバクテリアにおいて、光を含む環境変化への遺伝子発現応答系の中枢には高度に保存された2成分制御系群が機能している。これらは明反応の機能状態と密接な関係をもって制御されるが、実際に検知されるシグナルをはじめ、制御系の実体には不明な点が多く残されている。本課題では、シアノバクテリアに高度に保存された3種ヒスチジンキナーゼ(Hik2、Hik34、NblS)の機能解明を目指した研究を実施した。
Hik2とHik34はどちらもレスポンスレギュレーターRre1のリン酸化を介して、下流のシャペロン遺伝子群の転写調節に関わっている。hik34欠失株では制御下流遺伝子の高温発現誘導が起こらないことから、研究開始時にはHik34を高温センサーと想定した。しかし、今回の研究によりhik34から誘導された抑圧変異株では、Hik34を欠くにも拘らず正常の高温発現誘導が回復することを明らかになった。一方で、Rre1下流の遺伝子発現は明反応系のレドックス変化にも応答するが、この発現誘導はHik34欠損により大きな影響を受けていた。以上のことから、Rre1リン酸化を正に調節しているのはHik2であり、Hik34はこのリン酸化に対する負の調節を解除する働きを持つことが示唆された。
NblSは下流のレスポンスレギュレーターRpaBのリン酸化に関わるヒスチジンキナーゼであり、低温や強光ストレス時にRpaBを脱リン酸化することでストレスに応じた転写を誘導している。本研究ではNblSが細胞内でチラコイド膜に局在し、PSII関連の複合体と共局在することを突き止めることに成功した。また、細胞内でNblSを過剰発現させると通常時でも下流遺伝子発現が活性化されることが示され、複合体形成とNblS活性制御の関係性が示唆された。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (11 results)

All 2019 2018

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 2 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Target of rapamycin (TOR) signaling modulates starch accumulation via glycogenin phosphorylation status in the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae2019

    • Author(s)
      Imran Pancha, Hiroki Shima, Nahoko Higashitani, Kazuhiko Igarashi, Atsushi Higashitani, Kan Tanaka and Sousuke Imamura
    • Journal Title

      The Plant Journal

      Volume: 97 Pages: 485-499

    • DOI

      10.1111/tpj.14136

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Identification of a chloroplast fatty acid exporter protein, CmFAX1, and triacylglycerol accumulation by its overexpression in the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae2019

    • Author(s)
      Tokiaki Takemura, Sousuke Imamura and Kan Tanaka
    • Journal Title

      Algal Research

      Volume: 38 Pages: 101396

    • DOI

      10.1016/j.algal.2018.101396

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Lability in sulfur acidic cultivation medium explains unstable effects of CDK inhibitors on Cyanidioschyzon merolae cell proliferation2018

    • Author(s)
      Yuki Kobayashi and Kan Tanaka
    • Journal Title

      Journal of General and Applied Microbiology

      Volume: 64 Pages: 299-302

    • DOI

      10.2323/jgam.2018.01.002

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The checkpoint kinase TOR (target of rapamycin) regulates expression of a nuclear-encoded chloroplast RelA-SpoT homolog (RSH) and modulates chloroplast ribosomal RNA synthesis in a unicellular red alga2018

    • Author(s)
      Sousuke Imamura, Yuhta Nomura, Tokiaki Takemura, Imran Pancha, Keiko Taki, Kazuki Toguchi, Yuzuru Tozawa and Kan Tanaka
    • Journal Title

      The Plant Journal

      Volume: 94 Pages: 327-339

    • DOI

      10.1111/tpj.13859

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Construction of a selectable marker recycling system and the use in epitope tagging of multiple nuclear genes in the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae2018

    • Author(s)
      Tokiaki Takemura, Sousuke Imamura, Yuki Kobayashi and Kan Tanaka
    • Journal Title

      Plant and Cell Physiology

      Volume: 59 Pages: 2308-2316

    • DOI

      10.1093/pcp/pcy156

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Accelerated triacylglycerol production without growth inhibition by overexpression of a glycerol-3-phosphate acyltransferase in the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae2018

    • Author(s)
      Satoshi Fukuda, Eri Hirasawa, Tokiaki Takemura, Sota Takahashi, Kaumeel Chokshi, Imran Pancha, Kan Tanaka and Sousuke Imamura
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Pages: 12410

    • DOI

      10.1038/s41598-018-30809-8

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Information processing from light to gene expression in cyanobacteria2018

    • Author(s)
      Kan Tanaka
    • Organizer
      Japan-Finland Seminar 2018, Shaping photosynthesis against climate change and toward efficient water and nutrient management
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Chloroplast transcription and the regulation in C. merolae2018

    • Author(s)
      Kan Tanaka
    • Organizer
      International Symposium "Cyanidioschyzon merolae as an arising model for unicellular eukaryotes"
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] シアノバクテリアの高振幅シグマ因子群による概日時計に依存した転写制御2018

    • Author(s)
      伊南大地、徳山城永、小堀奈美、秋元勇輝、田中寛、華岡光正
    • Organizer
      第41回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] シアノバクテリアにおける主要シグマ因子結合タンパク質と熱耐性2018

    • Author(s)
      長谷川葉月、鶴巻達大、小林一幾、今村壮輔、田中寛
    • Organizer
      13回 日本ゲノム微生物学会年会
  • [Presentation] シアノバクテリアSynechococcus elongatus PCC 7942における主要シグマ因子結合タンパク質の機能解析2018

    • Author(s)
      長谷川葉月、鶴巻達大、小林一幾、今村壮輔、田中寛
    • Organizer
      第60回日本植物生理学会年会

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Published: 2019-12-27  

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