| Project/Area Number |
22K20657
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0702:Biology at cellular to organismal levels, and related fields
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture |
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Principal Investigator |
豊島 拓樹 東京農業大学, 生命科学部, 助教 (20965529)
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 微細藻類 / 光合成 / カロテノイド / アスタキサンチン / 光酸化ストレス / 極限環境 |
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| Outline of Research at the Start |
光合成生物は強光照射を伴う環境ストレス下では、活性酸素種の生成を伴う光酸化ストレスが発生し枯死に至る。真夏のアスファルト表面から単離・同定されたイカダモ科の新種微細藻類Ki-4株は、光酸化ストレス下で新規の水溶性カロテノイド結合タンパク質を発現するなど、ユニークな光酸化ストレス防御機構を有していたがその詳細は未知である。そこで本研究では本藻類の新規な光酸化ストレス防御機構の全容解明を目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者は通常の光合成生物が生存できない過酷な環境下で生存可能なイカダモ科の微細藻類Coelastrella astaxanthina Ki-4が有する光酸化ストレス防御メカニズムについて研究している。これまでの研究から、本藻類はモデル藻類が光合成活性を失活し枯死する強光が付随する環境ストレスに晒されると、細胞の赤色・肥大化を伴いながら長期間生存する。その過程では、光合成活性の一時的な減少からの回復や真核光合成生物に類例を見ない水溶性アスタキサンチン結合タンパク質を大量に生産するユニークな応答を示すが、その詳細は未知である。そこで本課題では本藻類に特徴的なAstaPの発現機構の解析と光合成回復要因の解明を目的として、(1)光合成活性回復過程でのトランスクリプトーム解析及びastaPプロモーターの調査、(2)光合成活性回復過程でのメタボローム解析、(3)光合成活性の減少と回復の要因としての非光化学的消光の解析に関して研究を進めている。
前年度はメタボローム解析並びに本藻類に特徴的な非光化学的消光（NPQ）の解析を中心に取り組んだ。これら項目に関して比較的良好に研究が進展したが、一部結果に関しては当該年度に得られた結果について現在追試試験を実施しており、再現性が得られた段階で随時評価・報告を行う方針である。
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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
研究概要欄に記載した内容について、全体的に順調に進展している。当該年度はこれまでの再現取得を含む極性代謝産物の網羅的解析に注力した。光合成回復過程での特徴的な代謝産物変動について再現性を持った解析結果が得られたため、現在論文報告に向かっている。また、本藻類に特徴的なNPQの誘導条件についての検討が進み、チラコイド膜内腔でのpHの制御が重要であると示唆する結果を得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、astaPプロモーターの調査及びC. astaxanthinaが有するNPQのメカニズムの調査を行っていく。特にastaPプロモーターはその高発現性から遺伝子工学的な価値が見出されるため、その誘導因子並びに発現制御機構の解明を目指す。また、C. astaxanthinaが有すると推定されるNPQについては既知のメカニズムとは異なる可能性が示唆されており、他のモデル藻類等との比較解析により、光合成生物の新たな知見の獲得への貢献を目指す。
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