| 研究課題/領域番号 |
19K12384
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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64020:環境負荷低減技術および保全修復技術関連
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| 研究機関 | 東京薬科大学 |
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研究代表者 |
佐藤 典裕 東京薬科大学, 生命科学部, 准教授 (50266897)
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| 研究分担者 |
藤原 祥子 東京薬科大学, 生命科学部, 教授 (30266895)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | クロレラ / トリアシルグリセロール / ヒ酸 / Asストレス / As汚染水浄化 / 地球温暖化防止 / 炭素・エネルギー代謝 / リン欠乏応答性脂質リモデリング / 光合成 / 呼吸 / 遺伝子 / ヒ素 / バイオ燃料 / 脂質リモデリング / 遺伝子導入 / DGAT / PLC / 油性藻クロレラ / ヒ素汚染水浄化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
トリアシルグリセロール（TG）はカーボンニュートラルな、地球温暖化防止に有効なバイオ燃料原料であり、緑藻クロレラは種々の環境ストレス下、細胞内にTGを多量に蓄積する。一方、ヒ素(As)汚染水は様々な地域の人々の健康を脅しているが、クロレラはヒ素添加ストレス条件下、Asを吸収し、同時にTGを蓄積する。本研究では、このクロレラにおけるAs誘導性TG蓄積の代謝機構を理解する。さらに、ヒ素添加ストレスと同時に、TG蓄積を誘導する既知の環境ストレスをクロレラに負荷し、As蓄積細胞のTG蓄積能の強化を試みる。これにより、地球温暖化防止とヒ素汚染水浄化の二元的活用法をクロレラで開発する。
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| 研究成果の概要 |
緑藻クロレラはヒ酸添加のAsストレス下、バイオディーゼル燃料の原料、トリアシルグリセロール（TG）とAsを蓄積する。このため、クロレラはAs汚染水での培養により、地球温暖化防止、そしてAs汚染水浄化への二元的活用が期待される。本研究では、Asストレス下、クロレラの代謝やその関連遺伝子の発現について、その調節機構を解析し、以下を明らかにした。(1)TG蓄積は、TG、デンプン、タンパク質を含めた主要炭素代謝、そして光合成と呼吸のエネルギー代謝の各調節を通して支えられる。(2)リン欠乏様応答として、リン脂質であるPCとPEの分解と同時に非リン脂質のDGTSの新規合成が誘導される。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
地球温暖化防止とAs汚染水浄化の二元的活用をクロレラで実用化する上で、TGとAsの収量増大は重要であり、そのために細胞のTG蓄積能と共にAs耐性能を強化する必要がある。本研究は、Asストレス下でのTGの合成促進が炭素代謝とエネルギー代謝の協調的な調節に支えられることを遺伝子レベルまで掘り下げて示し、その分子機構に関する知見を深めた。一方、従来、Asストレス下、As無毒化代謝が報告されてきた。これとは別に、クロレラではリン欠乏様応答の脂質リモデリングが見出され、それはAsストレス適応応答と理解された。今後、これら代謝調節の遺伝子操作がクロレラの二元的活用を実用化する上で鍵となるであろう。
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