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海洋性珪藻新規ピレノイド因子の機能同定~海洋一次生産を担う葉緑体機能のモデル化~

研究課題

研究課題/領域番号 15K21531
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 応用分子細胞生物学
水圏生命科学
研究機関関西学院大学

研究代表者

菊谷 早絵  関西学院大学, 理工学部, 理工学部研究員 (00709272)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2016年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード無機炭素濃縮機構 / 光合成 / タンパク質 / タンパク質間相互作用
研究実績の概要

海洋性珪藻Phaeodactylum tricornutumにおける新規ピレノイド局在タンパク質候補の一つについて、GFP融合タンパク質をP. tricornutumにおいて発現させた。GFPの局在をレーザー共焦点顕微鏡により観察したところ、葉緑体内に中空状にGFP蛍光が観察された。このことから、ピレノイド周辺に局在すると予測された。このタンパク質の海洋性中心目珪藻Thalassiosira pseudonanaにおけるホモログについても、GFP融合タンパク質を発現させることによって局在を観察した。その結果、葉緑体内にGFP蛍光が観察された。この因子の相同タンパク質は、珪藻やごく一部の藻類にしか保存されていない機能未知タンパク質であるが、ピレノイドの機能に関連する因子として興味深い因子である。
本研究では、藻類で保存されているCGHR familyのうちの一つ(Pt43233)がP. tricornutumにおいてピレノイドに貫通するチラコイドルーメンに局在する炭酸脱水酵素(carbonic anhydrase: CA)であることが示さた。P. tricornutumにおける無機炭素濃縮機構(CO2-concentrating mechanism: CCM)は、これまでは葉緑体内に取り込まれた重炭酸イオンがピレノイドに局在するCAによりCO2へと変換され、ピレノイドに局在する炭酸固定酵素RubisCOへと供給されるというモデルが提唱されていたが、本研究の結果より重炭酸イオンはチラコイドルーメンに取り込まれ、ピレノイド貫通チラコイドに局在するPt43233によりCO2へと変換され、ピレノイドのRubisCOへと供給されているという緑藻Chlamydomonas reinhardtiiと同様のモデルが提唱され、収斂進化により獲得されたCCMであるが種を超え、そのモデルは共通している可能性が示唆された。
また、架橋実験により、チラコイド膜上で重炭酸イオンを輸送するチャネルの候補についても得られている。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Thylakoid luminal θ-carbonic anhydrase critical for growth and photosynthesis in the marine diatom Phaeodactylum tricornutum.2016

    • 著者名/発表者名
      Kikutani S., Nakajima K., Nagasato C., Tsuji Y, Miyatake A., Matsuda Y.
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.

      巻: 113 号: 35 ページ: 9828-9833

    • DOI

      10.1073/pnas.1603112113

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 海洋性珪藻Phaeodactylum tricornutumにおける感光標識技術を用いたピレノイド構成因子の探索2016

    • 著者名/発表者名
      森島菜摘、菊谷早絵、松田祐介
    • 学会等名
      日本植物学会第80回大会
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンター(沖縄県・宜野湾市)
    • 年月日
      2016-09-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 海洋性珪藻CAの局在と意義2016

    • 著者名/発表者名
      田尾尚大、菊谷早絵、松田祐介
    • 学会等名
      日本植物学会第80回大会
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンター(沖縄県・宜野湾市)
    • 年月日
      2016-09-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] in vivo感光架橋技術を用いた海洋性珪藻の新規ピレノイド因子の探索2016

    • 著者名/発表者名
      大久保亮佑,菊谷早絵,辻敬典,松田祐介
    • 学会等名
      第7回日本光合成学会
    • 発表場所
      東京理科大学 (東京)
    • 年月日
      2016-05-27
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Isolation of novel pyrenoidal components from the marine diatom, Phaeodactylum tricornutum2016

    • 著者名/発表者名
      森島菜摘,菊谷早絵,松田祐介
    • 学会等名
      第57回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岩手大学 (岩手県・盛岡市)
    • 年月日
      2016-03-18
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] The novel protein localized in pyrenoid-penetrating thylakoid in a marine diatom, Phaeodactylum tricornutum2015

    • 著者名/発表者名
      Kikutani S, Miyatake A, Nagasato C and Matsuda Y
    • 学会等名
      第2回分子珪藻研究会
    • 発表場所
      関西学院大学大阪梅田キャンパス (大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2015-11-28
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 藻類の高効率光合成に関わる新規チラコイド因子2015

    • 著者名/発表者名
      菊谷早絵,宮武愛,長里千香子,松田祐介
    • 学会等名
      日本植物学会第79回大会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ:新潟コンベンションセンター (新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2015-09-06
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] The novel protein localized in pyrenoid-penetrating thylakoid in a marine diatom, Phaeodactylum tricornutum2015

    • 著者名/発表者名
      Kikutani S, Miyatake A, Nagasato C and Matsuda Y
    • 学会等名
      Molecular Life of Diatoms 2015
    • 発表場所
      シアトル (アメリカ)
    • 年月日
      2015-07-07
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 海洋性珪藻における新規葉緑体因子の局在と機能解析2015

    • 著者名/発表者名
      二川 舞,菊谷早絵,宮武愛,長里千香子,松田祐介
    • 学会等名
      第6回日本光合成学会
    • 発表場所
      岡山国際国際交流センター (岡山県・岡山市)
    • 年月日
      2015-05-22
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-01-16  

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