| 研究課題/領域番号 |
19K06858
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分45040:生態学および環境学関連
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| 研究機関 | 神奈川大学 (2021-2023)
東京都立大学 (2019-2020) |
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研究代表者 |
永島 咲子 神奈川大学, 付置研究所, 研究員 (20637037)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | 光合成電子伝達 / シトクロム / 光合成細菌 / 適応進化 / 分子系統解析 / 好気性光合成細菌 / 光合成反応中心複合体 / 環境型 / 光合成反応中心 / 膜タンパク質 / 分子認識 / 電子伝達 / 共進化 / 塩ストレス / 進化 / 適応放散 / 16S rRNA / 環境ストレス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
酸素非発生型光合成細菌であるPorphyrobacter属の細菌群は近縁種の中でも特に生育環境が多様な系統群であり、それぞれの環境に適した系統に進化した適応放散の好例である。Porphyrobacter属の好熱性の細菌ではタンパク質を高温下で安定化させるために特定アミノ酸が増えると指摘されている。また、光合成反応中心の系統解析では16S rRNAとは異なり、好熱性と海洋性の細菌群が近縁としてクラスターを組み、生育環境によって異なる系統の細菌の光合成器官が同じ傾向の進化を受けているという仮説を得るに至った。本研究では、これを確かめるために、環境サンプルのゲノム解析と単離、系統解析を行う。
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| 研究成果の概要 |
好気性光合成細菌Erythrobacter 属について光合成反応中心複合体（RC）の系統解析を行い、生育環境によって異なる系統の細菌のRCに同じ傾向の変異がおきているという仮説を検証することを目的とした。RCのアミノ酸配列情報から、RCへの電子供与シトクロムとの結合領域と膜内の一部領域での変異が推定された。その特徴は淡水域から単離した新規株と、近縁の海洋性のE. sanguieusとの間で顕著であった。この進化的特徴は電子供与シトクロム側にもあることを系統解析から明らかにした。系統解析結果を検証するために、光合成器官の発現がごく僅かな新規株の光合成器官の発現量を増大させる培養条件を確立した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
分子系統解析や遺伝子水平伝搬の解析によく利用される光合成反応中心複合体が生育環境によって適応進化が起きることを示したことが最大の成果である。加えて、ゲノム情報から抽出した配列情報から立体構造上の変異部位や変異の傾向を明らかにするという新しいアプローチは他の研究にも適用可能性が高い成果であると言える。これらの成果を活用し、環境中に広く分布する光合成細菌の系統分類の高解像度化に貢献できると期待できる。好気性光合成細菌は海洋での食物連鎖に大きな影響を与えることが知られるが、環境ゲノム解析が研究の主流であることから、光合成機能についての系統的知見は研究精度の向上につながると期待できる。
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