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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 18017016
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, 助教 (20362569)
鞆 達也  京都大学, 大学院・地球環境学堂, 研究員 (60300886)
嶋田 友一郎  京都大学, 大学院・地球環境学堂, 研究員 (30437256)
佐藤 壮一郎  京都大学, 大学院・地球環境学堂, 研究員 (00399809)
研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
4,900千円 (直接経費: 4,900千円)
2007年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2006年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
キーワードシステム変換 / シアノバクテリア / 光合成細菌 / ゲノム解析 / 進化中間体 / 光合成系 / システムズバイオロジー
研究概要

A. marinaに関するゲノム情報解析と、他のシアノバクテリアの光合成機能の中でPS IIに関する解析が進展した。(1)Chl dを主要な色素として持つシアノバクテリア、A. marinaについての全ゲノム情報の解読が終了した。シアノバクテリアとしては例外的に9つのプラスミドを持ち、そのサイズの分布も374 kbpから2 kbpに渡り極めて稀な分布を持つこと、全ゲノムサイズが8.3 Mbpという例外的に大きいものであることが明らかになった。(2)反応中心タンパク質について、PS Iはアミノ酸置換が多く、PS II、特に光化学反応に関与する2サブユニットは小さいことが判明した。この事実は維持すべき色素の酸化還元電位との関連であると考えられる。(3)PS IIの電子受容体は他のシアノバクテリアと同じくフェオフィチンであることを我々は証明した。同時にその還元電位が他のシアノバクテリアに比べて高くなり、Chlの置換により獲得できるエネルギーが小さくなったことを補償する機構として極めて妥当な設計であることが判明した。この電位の変化に対応して、電子受容体の近傍に存在すると考えられるアミノ酸に多くの置換が見いだされた。(4)Gloeobacter violaceus PCC 7421において酸素発生系で機能する3種の膜表在性タンパク質(PsbO, PsbU, PsbV)の立体構造予測を行うと、ユニークなアミノ酸配列から予想されるとおりに、他のシアノバクテリアとは異なる構造が考えられた。他のタンパク質との相互作用のサイトなどが異なっており、酸素発生型光合成生物の間では極めて保存性が高いと考えられている水分解系に例外的な事例があることが強く示唆された。このことは、G. violaceusの水分解系が細胞膜外、ペリプラズムで行われることと高い相関があると考えられる。さらにG. violaceusの酸素発生活性は阻害剤であるDCMUによって約70%しか阻害されないことを見いだした。DCMU結合サイトのアミノ酸レベルでの変異はないので、その理由がまったく判然としていない。今後の大きな研究課題となった。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (19件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Energy transfer processes in Gloeobacter violaceus PCC 7421 that posses phycobilisomes with a unique morphology,2008

    • 著者名/発表者名
      K. Koyama, H. Suzuki, T. Noguchi, S. Akimoto, T. Tsuchiya and M. Mimuro
    • 雑誌名

      Biochim. Biophys. Acta 1777

      ページ: 55-65

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Niche adaptation and genome expansion in the chlorophyll d-producing cyanobacterium Acaryochloris marina,2008

    • 著者名/発表者名
      W.D. Swingley, et. al.
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 105

      ページ: 2005-2010

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Application of the time-resolved polarization fluorescence spectroscopy in the femtosecond range to photosynthetic systems.2007

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

      Photochem. Photobiol 83

      ページ: 163-170

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Delayed fluorescence observed in the nanosecond time region at 77K originates directly from the photosystem II reaction center.2007

    • 著者名/発表者名
      M. Mimuro, S. Akimoto, T. Tomo, M. Yokono, H. Miyashita and T. Tsuchiya
    • 雑誌名

      Biochim. Biophys. Acta 1767

      ページ: 327-334

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification of the special pair of photosystem II in the chlorophyll d-dominated cyanobacterium.2007

    • 著者名/発表者名
      T. Tomo, T. Okubo, S. Akimoto, M. Yokono, H. Miyashita, T. Tsuchiya, T. Noguchi, and M. Mimuro
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 104

      ページ: 7283-7288

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification of a new excited state responsible for the in vivo unique absorption band of siphonaxanthin in the green alga Codium fragile.2007

    • 著者名/発表者名
      S. Akimoto, T. Tomo, Y. Naito, A. Otomo, A. Murakami and M. Mimuro
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B Letter 111

      ページ: 9179-9181

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fluorescence properties of the chlorophyll d-dominated cyanobacterium Acaryochloris sp. strain Awaji.2006

    • 著者名/発表者名
      Akimoto, S., A.Murakami, M.Yokono, K.Koyama, T.Tsuchiya
    • 雑誌名

      J.Photochem.Photobiol.A : Chemistry 178

      ページ: 122-129

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Stereochemical determination of chlorophyll-d molecule from Acaryochloris marina and its modification to a self-2006

    • 著者名/発表者名
      T.Mizoguchi, A.Shoji, M.Kunieda, T.Tsuchiya, H.
    • 雑誌名

      Photochem.Photobiol.Sci 5

      ページ: 291-299

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Reversible absorption change of chlorophyll d in solutions.2006

    • 著者名/発表者名
      T.Tomo, T.Suzuki, E.Hirano, T.Tsuchiya, H.Miyashita, N.
    • 雑誌名

      Chem.Phys.Lett. 423

      ページ: 272-287

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] New linker proteins in phycobilisomes isolated from the cyanobacterium Gloeobacter violaceus PCC 7421.2006

    • 著者名/発表者名
      K.Koyama, T.Tsuchiya, S.Akimoto, M.Yokono, H.Miyashita
    • 雑誌名

      FEBS Lett. 580

      ページ: 3457-3461

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Molecular detection of chlorophyll d-dominating epiphytic cyanobacteia, Acaryochloris spp.on macroalgae.2006

    • 著者名/発表者名
      S.Ohkubo, H.Miyashita, A.Murakami, H.Takeyama, T.
    • 雑誌名

      Appl.Environ.Microbiol 72

      ページ: 7912-7915

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] クロロフィルdを主要色素としてもつシアノバクテリアの光化学系Iのサブユニット組成と光化学反応の解析2008

    • 著者名/発表者名
      鞆達也、加藤祐樹、鈴木健裕、秋本誠志、野口巧、土屋徹、堂前直、渡辺正、三室守
    • 学会等名
      第49回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2008-03-20
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 分光電気化学的手法によるAcaryochloris marinaの光化学系I一次電子供与体の酸化還元電位計測2008

    • 著者名/発表者名
      加藤祐樹、鞆達也、仲村亮正、土屋徹、三室守、渡辺正
    • 学会等名
      第49回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2008-03-20
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 原始シアノバクテリアGloeobacter violaceusの光依存性プロトクロロフィリド還元酵素によるプロラメラボディーの形成2008

    • 著者名/発表者名
      増田真二、池田礼、増田建、箸本春樹、土屋徹、三室守、太田啓之、高宮建一郎
    • 学会等名
      第49回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2008-03-20
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 光化学系II-CP43欠損株における蛍光特性評価2008

    • 著者名/発表者名
      嶋田友一郎、土屋徹、秋本誠志、田中一徳、福谷通孝、鞆達也、三室守
    • 学会等名
      第49回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2008-03-10
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Acaryochloris spp. の分布2007

    • 著者名/発表者名
      大久保智司、宮下英明、土屋徹、三室守
    • 学会等名
      日本微生物生態学会第23回大会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      2007-09-15
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 光合成色素の多様性と生態系での意義2007

    • 著者名/発表者名
      三室守
    • 学会等名
      日本植物学会第71回大会
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 年月日
      2007-09-07
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 溶液中におけるケトカロテノイドの超高速励起緩和2007

    • 著者名/発表者名
      秋本誠志、村井陽介、横野牧生、村上明男、高市真一、樋口倫也、鞆達也、三室守
    • 学会等名
      第23回化学反応討論会
    • 発表場所
      神戸大学百年記念館
    • 年月日
      2007-06-13
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Unique optical properties of LHC II isolated from Codium fragile-its correlation to protein environment.2007

    • 著者名/発表者名
      T. Tsuchiya, T. Tomo, S. Akimoto, A. Murakami, and M. Mimuro
    • 学会等名
      14th International Congress of Photosynthesis,
    • 発表場所
      Glasgow (UK)
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Succession of co-factors in photosystem I2007

    • 著者名/発表者名
      S. Ohashi, T. Tsuchiya, K. Iwamoto, H. Miyashita, T. Watanabe, Y. Shiraiwa, M. Mimuro, and M. Kobayashi
    • 学会等名
      14th International Congress of Photosynthesis,
    • 発表場所
      Glasgow (UK)
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Preliminary characterization of NADPH: protochlorophyllide oxidoreductase (POR) from the cyanobacterium Gloeobacter violaceus2007

    • 著者名/発表者名
      R. Ikeda, S. Masuda, T. Tsuchiya, M. Mimuro, H. Ohta, and K. Takamiya
    • 学会等名
      14th International Congress of Photosynthesis,
    • 発表場所
      Glasgow (UK)
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Complementation analysis of a knockdown mutation of Arabidopsis PORA by cyanobacterial PORs.2007

    • 著者名/発表者名
      S. Masuda, R. Ikeda, T. Masuda, H. Hashimoto, T. Tsuchiya, M. Mimuro, H. Ohta, and K. Takamiya
    • 学会等名
      7th International Conference on Tetrapyrrole Photoreceptors in Photosynthetic Organisms,
    • 発表場所
      Kyoto (Japan)
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] The characterization of Photosystem I and II in a chlorophyll d-dominated cyanobacterium.2007

    • 著者名/発表者名
      T. Tomo, Y. Kato, S. Akimoto, T. Noguchi, T. Tsuchiya, T. Watanabe, and M. Mimuro
    • 学会等名
      7th International Conference on Tetrapyrrole Photoreceptors in Photosynthetic Organisms,
    • 発表場所
      Kyoto (Japan)
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Distribution of Acaryochloris spp., Chlorophyll d-Dominating Cyanobacteria.2007

    • 著者名/発表者名
      H. Miyashita, S. Ohkubo, T. Tsuchiya, and M. Mimuro
    • 学会等名
      21th Pacific Science Congress,
    • 発表場所
      Okinawa (Japan)
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Approaches to the general understanding of the photosynthetic reaction systems by using diversity of cyanobacteria2007

    • 著者名/発表者名
      M. Mimuro
    • 学会等名
      Japan-Germany Binational Seminar on Diversity of Cyanobacteria
    • 発表場所
      St. Goar (Germany)
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Changes in personal view of nature through evolution of photosynthesis2007

    • 著者名/発表者名
      M. Mimuro
    • 学会等名
      9th Kyoto University International Symposium on the Integrating Global Environmental Studies towards Human Security
    • 発表場所
      Kyoto (Japan)
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Components and photochemical reactions in photosystem II of the Chld-dominated cyanobacterium, Acaryochloris marina.2007

    • 著者名/発表者名
      M. Mimuro, T. Tomo, T. Tsuchiya, T. Okubo, T. Noguchi, and S. Akimoto
    • 学会等名
      7th International Conference on Tetrapyrrole Photoreceptors in Photosynthetic Organisms,
    • 発表場所
      Kyoto (Japan)
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Excitation energy transfer in PS I of the cyanobacterium Gloeobacter violaceus PCC 7421 that lacks the long-wavelength form of chlorophyll a2007

    • 著者名/発表者名
      M. Mimuro, M. Higuchi, H. Inoue, M. Yokono, T. Tsuchiya, H. Miyashita, and S. Akimoto
    • 学会等名
      14th International Congress of Photosynthesis,
    • 発表場所
      Glasgow (UK)
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Ultrafast relaxation dynamics of a keto-carotenoid, siphonaxanthin, probed by time-resolved fluorescence2007

    • 著者名/発表者名
      S. Akimoto, M. Yokono, M. Higuchi, A. Murakami, S. Takaichi, and M. Mimuro
    • 学会等名
      14th International Congress of Photosynthesis,
    • 発表場所
      Glasgow (UK)
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Identification of special pair and ChlZ of Photosystem II in Acaryochloris marina2007

    • 著者名/発表者名
      T. Tomo, T. Okubo, S. Akimoto, H. Miyashita, T. Tsuchiya, T. Noguchi, and M. Mimuro
    • 学会等名
      14th International Congress of Photosynthesis,
    • 発表場所
      Glasgow (UK)
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] カロテノイド色素:多様性と生理活性2006

    • 著者名/発表者名
      三室 守(分担執筆)
    • 総ページ数
      267
    • 出版者
      裳華房
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2018-03-28  

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