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光合成細菌からシアノバクテリアへの不連続な「システムの形質転換」過程の解析

研究課題

研究課題/領域番号 17018022
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関京都大学

研究代表者

三室 守  京都大学, 大学院・地球環境学堂, 教授 (40142004)

研究分担者 土屋 徹  京都大学, 大学院・地球環境学堂, 助手 (20362569)
研究期間 (年度) 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2005年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
キーワードシアノバクテリア / 光合成系 / 反応機構 / 光合成細菌 / システムバイオロジー
研究概要

酸素発生をしない光合成細菌から酸素発生をするシアノバクテリアへの進化(不連続な「システムの形質転換」)の過程を解明ために、16S rRNAの配列比較から最も始原的なシアノバクテリアと考えられるGloeobacter violaceus PCC 7421を実験対象として選び、全ゲノム情報を、かずさDNA研究所との共同研究として、2003年に決定した(Nakamura et al., DNA Res. 10,137(2003))。この種について、以下の研究成果を得た。
(1)G.violaceusは現存するシアノバクテリアの中で最も高い平均GC含量(62%)を持っていた。1177遺伝子がGC含量65-70%、40遺伝子がGC含量70-75%の範囲にあった。GC含量の変化に伴って、タンパク質として発現されるアミノ酸の出現頻度に大きな特徴が見られた。見いだされた4430のORFについて現在までに公表されている総ての遺伝子との相同性を検索した結果、109については相同性が見いだされなかった。
(2)G.violaceusでのカロテノイド合成系の鍵となるphytoene desaturaseは、他のシアノバクテリアとは異なり光合成細菌型であることを遺伝子の相補実験によって証明した(Tsuchiya et al., FEBS Lett. 579,2125(2005))。これは現在知られる限り、シアノバクテリアでは唯一の例外であった。さらには光化学系Iの電子受容体が、緑色光合成細菌では使われるが他の酸素発生型光合成生物では使われていないMenaquinone-4であること、その含量が反応中心電子供与体と化学量論的にも整合することを明らかにした(Mimuro et al., FEBS Lett. 579,3493(2005))。これらの結果はG.violaceusが光合成細菌からシアノバクテリアへの移行の中間的性質を残していることを示す結果であり、今後ともG.violaceusについて解析を進めることの妥当性を強く示すものであった。
(3)Synechocystis sp. PCC 6803を用いて形質転換系を我々の実験室でも立ち上げた。
(4)G.violaceusの光化学反応中心I複合体を単離し、その分光学的性質を精査した。その結果、液体窒素温度での吸収スペクトルでは700nmより長波長側には吸収帯がないとう特異な性質を明らかにした。(投稿中)。
(5)G.violaceusの酸素発生系の生理活性や水分解の機構に関連する熱発光を精査した。その結果、タンパク質レベルでの変異は大きいものの光化学反応系そのものには変異がないことが判明し、予想とは大きく異なった結果を得た(投稿準備中)。

報告書

(1件)
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (11件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Ultrafast excitation/relaxation dynamics of lutein in solution and in the light-harvesting complexes II isolated from Arabidopsis thaliana.2006

    • 著者名/発表者名
      S.Akimoto 他8名(9番目)
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry B, 109

      ページ: 12612-12619

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Fluorescence properties of the chlorophyll d-dominated cyanobacterium Acaryochloris sp.strain Awaji.2006

    • 著者名/発表者名
      S.Akimoto 他7名(8番目)
    • 雑誌名

      Journal of Photochemistry and Photobiology A 178

      ページ: 122-129

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Stereochemical determination of chlorophyll-d molecule from Acaryochloris marina and its modification to a self-aggregative chlorophyll as a model of green photosynthetic bacterial anennae2006

    • 著者名/発表者名
      T.Mizoguchi 他6名(6番目)
    • 雑誌名

      Photochemical and Photobiological Science 5

      ページ: 291-299

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Minor but key chlorophylls in Photosystem II.2005

    • 著者名/発表者名
      M.Kobayashi 他11名(9番目)
    • 雑誌名

      Photosynthesis Research 84

      ページ: 201-207

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] The cyanobacterium Gloeobacter violaceus PCC7421 uses bacterial-type phytoene desaturase in carotenoid biosynthesis.2005

    • 著者名/発表者名
      T.Tsuchiya 他5名(6番目)
    • 雑誌名

      FEBS Letters 579

      ページ: 2125-2129

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Excitation energy transfer in the antenna system with divinyl-chlorophylls in the vinyl reductase-expressing Arabidopsis.2005

    • 著者名/発表者名
      S.Akimoto 他7名(8番目)
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters 409

      ページ: 167-171

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] The secondary electron acceptor of photosystem I in Gloeobacter violaceus PCC7421 is menaquinone-4 that is synthesized by a unique but unknown pathway.2005

    • 著者名/発表者名
      M.Mimuro 他8名
    • 雑誌名

      FEBS Letters 579

      ページ: 3493-3496

    • NAID

      120007131452

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] アップコンバージョン法によるフェムト秒時間分解蛍光スペクトルの全自動測定2005

    • 著者名/発表者名
      秋本誠志, 木場隆之, 横野牧生, 三室守, 山崎 巌
    • 雑誌名

      分光研究 54

      ページ: 18-22

    • NAID

      10013816067

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Excitation relaxation dynamics of carotenoids probed by ultrafast fluorescence spectroscopy2005

    • 著者名/発表者名
      S.Akimoto, M.Mimuro
    • 雑誌名

      Recent progress of bio/chemiluminescence and fluorescence analysis in photosynthesis (N.Wada and M.Mimuro eds.)

      ページ: 213-234

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Application of Fluorescence Analysis to the Primary Processes in Photosynthesis2005

    • 著者名/発表者名
      M.Mimuro
    • 雑誌名

      Recent progress of bio/chemiluminescence and fluorescence analysis in photosynthesis (N.Wada and M.Mimuro eds.)

      ページ: 127-147

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Structure and function of antenna systems : Oxygen evolving cyanobacteria,

    • 著者名/発表者名
      M.Mimuro (他4名)
    • 雑誌名

      Primary Processes of Photosynthesis : Basic Principles and Apparatus (Ed. Renger G.), (In press)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [図書] カロテノイド色素:多様性と生理活性(高市真一 編著)2006

    • 著者名/発表者名
      三室 守
    • 総ページ数
      288
    • 出版者
      裳華房
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [図書] Recent progress of bio/chemiluminescence and fluorescence analysis in photosynthesis2005

    • 著者名/発表者名
      N.Wada, M.Mimuro (編集)
    • 総ページ数
      297
    • 出版者
      Research Signpost
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2018-03-28  

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