円石藻の石灰化を制御する酸性多糖の機能、細胞内動態、生合成に関する研究

• Project/Area Number: 04J10382
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: General fisheries
• Research Institution: University of Tsukuba (2005-2006); The University of Tokyo (2004)
• Principal Investigator: 尾崎 紀昭 筑波大学, 大学院生命環境科学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2006: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2004: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 円石藻 / カルシウムイオン / 石灰化 / 酸性多糖 / 生合成 / 炭酸カルシウム / バイオミネラリゼーション / 有機基質 / オルガネラ / ゴルジ体 / コッコリス / 炭酸カルシウム結晶

Research Abstract

円石藻は炭酸カルシウム結晶を主成分とするココリスと呼ばれる燐片を生産し、年間で約1億トンの炭素を固定しているといわれている。ココリスには特殊な酸性多糖が含まれており、これらの有機基質が結晶形成に関与すると考えられているが、ココリス形成の分子機構は依然として未解明のままである。ココリスはゴルジ体由来の特殊な小胞であるココリス小胞(CV)で形成されることが既に明らかにされている。しかしながら、CVに存在する有機基質を対象とした研究は皆無である。そこでCVを単離し、CVに局在する有機物を同定することを試みた。円石藻Pleurochrysis haptonemoferaの細胞を回収し、細胞破砕とショ糖密度勾配遠心分離を用いて細胞内オルガネラの分画を行った。分画条件を検討した結果、酸性多糖が含まれると同時にゴルジ体のマーカー酵素であるIDPase活性の高い画分を得ることに成功した。この画分はCVを含むと予想された。本成果は第9回マリンバイオテクノロジー学会大会で発表した。
細胞内における多糖の挙動を調べることによって、多糖のココリス形成への役割を推定することが可能となる。そこで、免疫電子顕微鏡観察を行うことを目的として、P.haptonemoferaのココリスより得られた酸性多糖CMAPの抗体作製を試みた。これまでに抗CMAPポリクローナル抗体作製を試みたが、いずれも抗体価が低く、免疫電子顕微鏡観察には利用できなかった。そこで、本年度は新しいin vitro抗体作製技術(ADLibシステム)を開発したカイオムバイオサイエンス社に抗体作製を依頼した。ADLibシステムでは抗原をビオチン化することが必須であったため、CMAPのビオチン化を検討した。カルボジイミドを介した反応によりCMAPをビオチン化に成功した。こうして作製したビオチン化CMAPを抗原とし、抗体作製作業を行った。2007年3月末日現在、ビオチン化CMAPを認識する抗体クローンが5つ得られている。しかしながら、これらの5種の抗体はビオチンそのものは認識しないが、nativeのCMAPとの反応性も示さなかった。今後、nativeのCMAPを認識する抗体クローンが得られることを期待しているが、今回得られた5種の抗体を活用するためにP.haptonemoferaのTEM試料そのものをビオチン化することも検討している。

Research Products

• [Journal Article] ナノ構造の鎧をつくる円石藻とは-炭素固定とバイオミネラリゼーションのしくみ- (2006)
  • Author(s): 尾崎 紀昭
  • Journal Title: 未来材料 第6巻・4号 Pages: 40-45
• [Journal Article] A Sclerite formation in the hydrothermal-vent "scaly-foot" gastropod-possible control of iron sulfide biomineralization by the animal (2006)
  • Author(s): Y.Suzuki, R.E.Kopp, T.Kogure, A.Suga, K.Takai, S.Tsuchida, N.Ozaki, K.Endo, J.Hashimoto, Y.Kato, C.Mizota, T.Hirata, H.Chiba, K.H.Nealson, K.Horikoshi, J.L.Kirschvink
  • Journal Title: Earth and Planetary Science Letters 242 Pages: 39-50
• [Journal Article] Inorganic Nanocrystal Self-Assembly via the Inclusion Interaction of β-cyclodextrins : Towards 3D Spherical Magnetite (2005)
  • Author(s): Y.Hou, H.Kondoh, M.Shimojo, E.O.Sako, N.Ozaki, T.Kogure, T.Ohta
  • Journal Title: The Journal of Physical Chemistry Part B 109 Pages: 4845-4852
• [Journal Article] Inorganic Nanocrystal Self-Assembly via the Inclusion Interaction of β-Cyclodextrins : Toward 3D Spherical Magnetite (2005)
  • Author(s): Y.L.Hou, H.Kondoh, M.Shimojo, E.O.Sato, N.Ozaki, T.Kogure, T.Ohta
  • Journal Title: Journal of Physical Chemistry B (印刷中)
• [Journal Article] Structural and Functional Diversity of Acidic Polysaccharides from Various Species of Coccolithophorid Algae (2004)
  • Author(s): N.Ozaki, M.Okazaki, T.Kogure, H.Nagasawa
  • Journal Title: Thalassas (An International Journal of Marine Science) 20 Pages: 59-68
• [Journal Article] A Crustacean Ca^<2+> -binding protein with a glutamate-rich sequence promotes CaCO_3 crystallization (2004)
  • Author(s): H.Endo, Y.Takagi, N.Ozaki, T.Kogure, T.Watanabe
  • Journal Title: Biochemical Journal 384 Pages: 159-167
• [Journal Article] A novel calcium-binding peptide from the cuticle of the crayfish, Procambarus clarkii (2004)
  • Author(s): H.Inoue, T.Ohira, N.Ozaki, H.Nagasawa
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications 318 Pages: 649-654
• [Journal Article] Characterization of Prismalin-14, a novel matrix protein from the prismatic layer of the Japanese pearl oyster (Pinctada fucata) (2004)
  • Author(s): M.Suzuki, E.Murayama, H.Inoue, N.Ozaki, H.Tohse, T.Kogure, H.Nagasawa
  • Journal Title: Biochemical Journal 382 Pages: 205-213
• [Journal Article] Effects of nanoscale exsolution in hematite-ilmenite on the acquisition of stable natural remanent magnetization (2004)
  • Author(s): T.Kasama, S.A.McEnore, N.Ozaki, T.Kogure, A.Putnis
  • Journal Title: Earth and Planetary Science Letters 224 Pages: 461-475
• [Journal Article] A novel highly acidic polysaccharide with inhibitory activity on calcification from the calcified scale "coccolith" of a coccolithophorid alga, Pleurochrysis haptonemofera
  • Author(s): Noriaki Ozaki
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communication (accepted)