ラン藻の環境ストレス検知機構の網羅的な機能解析

• 研究課題/領域番号: 16013249
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 基礎生物学研究所
• 研究代表者: 鈴木 石根 基礎生物学研究所, 環境適応研究部門, 助手 (10290909)
• 研究期間 (年度): 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 7,400千円 (直接経費: 7,400千円); 2004年度: 7,400千円 (直接経費: 7,400千円)
• キーワード: ヒスチジンキナーゼ / レスポンスレギュレーター / 二成分制御系 / 環境ストレス / ファンクショナルゲノミクス / シアノバクテリア / DNAマイクロアレイ / 環境適応

研究概要

本研究の目的は、ラン藻のゲノム情報を基にして環境センサー・転写因子・環境ストレス応答性遺伝子の機能を統合的に理解することである。本年度は以下に示した成果が得られた。
1.ラン藻Synechocystis PCC6803株の浸透圧ストレスシグナルの検知と信号伝達に関わる5つの二成分制御系を、ヒスチジンキナーゼとレスポンスレギュレーターの網羅的破壊株ライブラリーのスクリーニングにより明らかにした。一つの生物の中で機能する複数の浸透圧センサーが同定されたことは大変興味深い。また、それぞれの制御系は独立しており、それぞれ異なる遺伝子群(レギュロン)の発現を制御することがわかった。それぞれのセンサーがどの様な刺激を検知しシグナルを発信するのか興味が持たれる。浸透圧条件で発現制御が見られる遺伝子の中には、本研究で明らかにした5つの二成分制御系で制御を受けない遺伝子も多数有り、まだ見つかっていない制御システムの存在が示唆された。
2.ラン藻Synechocystisの塩ストレスへの応答をDNAマイクロアレイで調べ、塩ストレス応答性遺伝子の発現誘導プロファイルが一様ではないことを明らかにするとともに、多くの塩ストレス誘導性遺伝子の発現は一過的であることを明らかにした。これらの一過的に発現が誘導される遺伝子群は多数の機能未同定遺伝子を含み、塩ストレス応答の機構には未知の機構が存在することが予想された。これまでの塩ストレス応答に必須だと考えられていた適合溶質(グルコシルグリセロール)合成に関わる遺伝子群は発現が24時間後まで高いレベルに維持される数少ない遺伝子の一つであった。

研究成果

• [雑誌論文] Functional expression of a Δ12 fatty acid desaturase gene from spinach in transgenic pigs. (2004)
  • 著者名/発表者名: K.Saeki, K.Matsumoto, M.Kinoshita, I.Suzuki, Y.Tasaka, K.Kano, Y.Taguchi, K.Mikami, M.Hirabayashi, N.Kashiwazaki, Y.Hosoi, N.Murata, A.Iritani
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A. 101(17) ページ: 6361-6366
• [雑誌論文] Gene expression profiling reflects physiological processes in salt acclimation of Synechocystis sp.strain PCC 6803. (2004)
  • 著者名/発表者名: K.Marin, Y.Kanesaki, D.A.Los, N.Murata, I.Suzuki, M.Hagemann
  • 雑誌名: Plant Physiol. 136(2) ページ: 3290-3300
• [雑誌論文] Five histidine kinases perceive osmotic stress and regulate distinct sets of genes in Synechocystis. (2004)
  • 著者名/発表者名: K.Paithoonrangsarid, M.A.Shoumskaya, Y.Kanesaki, S.Satoh, S.Tabata, D.A.Los, V.V.Zinchenko, H.Hayashi, M.Tanticharoen, I.Suzuki, N.Murata
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 297(51) ページ: 53078-53086
• [雑誌論文] Cis-trans isomerase gene in psychrophilic Pseudomonas syringae is constitutively expressed during growth and under conditions of temperature and solvent stress. (2004)
  • 著者名/発表者名: M.D.Kiran, S.Annapoorni, I.Suzuki, N.Murata, S.Shivaji
  • 雑誌名: Extremophiles 8(5) ページ: 401-410
• [雑誌論文] Osmotic shrinkage of cells by water efflux via aquaporins regulates osmostress-inducible gene expression. (2004)
  • 著者名/発表者名: A.Shapiguzov, A.A.Lyukevich, S.I.Allakhverdiev, T.V.Sergeyenko, I.Suzuki, N.Murata, D.A.Los.
  • 雑誌名: Microbiology 151 ページ: 447-455
• [雑誌論文] Systematic analysis of the relation of electron transport and ATP synthesis to the photodamage and repair of photosystem II in Synechocystis. (2004)
  • 著者名/発表者名: S.I.Allakhverdiev, Y.Nishiyama, S.Takahashi, S.Miyairi, I.Suzuki, N.Murata
  • 雑誌名: Plant Physiol 137(1) ページ: 263-273