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Study on mechanisms to maintain the function of photosystem I under strong light

Research Project

Project/Area Number 18K06275
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
Research InstitutionSaitama University

Principal Investigator

高橋 拓子  埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (50748126)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 西山 佳孝  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (30281588)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywords光合成 / 光化学系 / 電子伝達 / チラコイド膜タンパク質 / Photosystme I / 光阻害 / 光化学系I
Outline of Annual Research Achievements

光合成に光は必須であるが、強光はストレスとして細胞内での活性酸素種の発生を引き起こす。光合成を最適に行うためには、二つの光化学系((PSI, PSII)は協調的に機能することが必要であるが、PSIIは強光ストレスに弱く容易に失活する一方、PSIは強光下でも活性を維持することが知られている。PSIの強光下での活性維持 に重要な働きを担うのがサイクリック電子伝達であり、サイクリック電子伝達を駆動する因子の一つに チラコイドタンパク質PGRL1がある。しかし、PGRL1がサイクリック電子伝達およびそれを通じたPSIの光防御に果たす分子メカニズムは不明な点が多い。私は、 PGRL1がPSI光防御に果たす機能を明らかにするために、PGRL1タンパク質に種間で保存される6つのシステイン残基に着目し、システイン残基の置換変異体を作製し、解析を行っている。6つあるシステイン残基のうち、N末端側に位置する2つのシステインをセリン残基へ置換したところ、PSIの光感受性には影響しなかった が、レドックス依存的な複合体の形成が見られなかった。一方、C末端に位置するシステインをセリン残基へ置換したところ、PSIの光感受性が欠損株レベル並に高まった。またこれらの置換株では、PGRL1の蓄積量が減少したことから、 PGRL1が不安定化する可能性が示唆された。これらの結果について、第11回日本光合成学会シンポジウムおよび、フィンランドー日本二国間セミナーで発表を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

研究計画に基づき、PGRL1へアミノ酸置換変異を導入し解析を行った。結果の正確性を担保するため、複数クローンを得て解析を行っている。2021年11月に出産し、2022年5月まで育休を取得したため、研究進捗に若干の遅れが生じた。

Strategy for Future Research Activity

現在すでに得られた結果について論文にまとめており、ほぼ投稿準備が整っている状況である。追加の解析結果を追加次第、投稿する。

Report

(4 results)
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report

Research Products

(8 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] The NAD Kinase Slr0400 Functions as a Growth Repressor in Synechocystis sp. PCC 68032021

    • Author(s)
      Ishikawa Yuuma、Cassan Cedric、Kadeer Aikeranmu、Yuasa Koki、Sato Nozomu、Sonoike Kintake、Kaneko Yasuko、Miyagi Atsuko、Takahashi Hiroko、Ishikawa Toshiki、Yamaguchi Masatoshi、Nishiyama Yoshitaka、Hihara Yukako、Gibon Yves、Kawai-Yamada Maki
    • Journal Title

      Plant and Cell Physiology

      Volume: - Pages: 1-10

    • DOI

      10.1093/pcp/pcab023

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Role of an ancient light-harvesting protein of PSI in light absorption and photoprotection2021

    • Author(s)
      Lu Yandu、Gan Qinhua、Iwai Masakazu、Alboresi Alessandro、Burlacot Adrien、Dautermann Oliver、Takahashi Hiroko、Crisanto Thien、Peltier Gilles、Morosinotto Tomas、Melis Anastasios、Niyogi Krishna K.
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 12 Pages: 679-688

    • DOI

      10.1038/s41467-021-20967-1

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] クラミドモナスPGRL1の機能解析を目指して2021

    • Author(s)
      髙橋拓子
    • Organizer
      第11回日本光合成学会年会シンポジウム
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] PGRL1 involves in the stable PSI activity under high light in the green alga Chlamydomonas reinhardtii2021

    • Author(s)
      Hiroko Takahashi
    • Organizer
      Finland-Japan binational seminar
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] クラミドモナスPGRL1システイン残基の機能解析2021

    • Author(s)
      高橋拓子、高山健太、井須敦子、若林憲一、久堀徹、西山佳孝
    • Organizer
      第62回日本植物生理学会年会 一般講演
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Cyclic electron flow A to Z2020

    • Author(s)
      Hiroko Takahashi
    • Organizer
      第84回日本植物学会年会 JPRシンポジウム
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 緑藻クラミドモナスにおけるPGRL1の生化学的解析2020

    • Author(s)
      高橋拓子、高山健太、井須敦子、若林憲一、久堀徹、西山佳孝
    • Organizer
      第61回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Role of PGRL1 in photoprotection of PSI in the green alga Chlamydomonas reinhardtii2019

    • Author(s)
      Hiroko Takahashi, Kenta Takayama, Atsuko Isu, Ken-ichi Wakabayashi, Toru Hisabori and Yoshitaka Nishiyama
    • Organizer
      1st Japan-US Binational Seminar (Presented by Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas "New Photosynthesis"
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-12-28  

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