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海洋メタゲノム解析により単離された新型キメラ光受容体PHYCRYの機能解析

研究課題

研究課題/領域番号 20K21438
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分44:細胞レベルから個体レベルの生物学およびその関連分野
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

嶋田 勢津子  国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 研究員 (40432033)

研究分担者 蒔田 由布子  前橋工科大学, 工学部, 教授 (80443026)
鈴木 重勝  国立研究開発法人国立環境研究所, 生物・生態系環境研究センター, 特別研究員 (10785108)
研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワード光受容体 / フィトクロム / クリプトクロム / 藻類 / 植物 / ゲノム解析 / 海洋メタゲノム
研究開始時の研究の概要

海洋メタゲノム解析により発見された赤色光受容体フィトクロム(PHY)と青色光受容体クリプトクロム(CRY)の構造を持つ新型キメラ光受容体PHYCRY遺伝子について、分光学的性質、生物的機能の解析、プラシノ藻の全ゲノム配列の決定、光受容体遺伝子の系統解析を行い、新型キメラ光受容体PHYCRYの機能を明らかにする。本研究により光受容体の進化について新知見を得ることができると考えられる。

研究成果の概要

本研究では、海洋メタゲノムデータから発見され、プラシノ藻のPycnococcus provasolii由来の赤色光受容体フィトクロム(PHY)と青色光受容体クリプトクロム(CRY)の構造を併せ持つ新型キメラ光受容体PHYCRYの遺伝子について分光学的解析を行い、PHY領域、CRY領域それぞれが、橙色光と遠赤色光、青色光を感知することを解明した。さらに、この遺伝子をDualchrome1 (DUC1)と名付け、プラシノ藻での発現解析、植物での相補解析などによる生物的機能解析、プラシノ藻の全ゲノム配列の決定、光受容体遺伝子の系統解析を行い、機能解明を進めた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果である新型の新型キメラ光受容体PHYCRYの分光学的性質、生物的機能解明により、赤色光受容体フィトクロムと青色光受容体クリプトクロムの光受容体の進化さらに緑色植物の進化について新知見を得ることが出来た。さらに、将来的に、新型キメラ光受容体の分光学的性質の解明が生物工学的応用につながることや、植物の相補解析結果が農業的な応用につながることが期待できると考えている。P. provasoliiは様々な深さ、地域に生息していることから、この光受容体は海洋環境で増殖する上で重要な役割を果たしていると考えられる。本成果は今後のCO2固定の研究開発への寄与も期待できると考えている。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Identification of a dual orange/far-red and blue light photoreceptor from an oceanic green picoplankton2021

    • 著者名/発表者名
      Makita Yuko、Suzuki Shigekatsu、Fushimi Keiji、Shimada Setsuko、Suehisa Aya、Hirata Manami、Kuriyama Tomoko、Kurihara Yukio、Hamasaki Hidefumi、Okubo-Kurihara Emiko、Yoshitake Kazutoshi、Watanabe Tsuyoshi、Sakuta Masaaki、Gojobori Takashi、Sakami Tomoko、Narikawa Rei、Yamaguchi Haruyo、Kawachi Masanobu、Matsui Minami
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 3593-3593

    • DOI

      10.1038/s41467-021-23741-5

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 海洋藻類が保持する橙色光/遠赤色光と青色光を感知する新規光受容体・Dualchromeの単離と機能解析2022

    • 著者名/発表者名
      嶋田勢津子, 蒔田由布子, 鈴木重勝, 伏見圭司, 陶久あや, 平田愛実, 栗山朋子, 栗原志夫, 濱崎英史, 栗原恵美子, 吉武和敏, 渡辺 剛, 作田正明, 五條堀孝, 坂見知子, 成川礼, 山口晴代, 河地正伸, 松井南
    • 学会等名
      第22回 日本光生物学協会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Characterization of a dual orange/far-red and blue light photoreceptor from an oceanic green picoplankton2021

    • 著者名/発表者名
      Minami Matsui, Yuko Makita, Shigekatsu Suzuki, Keiji Fushimi, Setsuko Shimada, Haruyo Yamaguchi, Tomoko Sakami, Rei Narikawa, Masanobu Kawachi
    • 学会等名
      International Symposium on Plant Photobiology (ISPP 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 新規光受容体・Dualchromeは橙色光/遠赤色光と青色光を感知する2021

    • 著者名/発表者名
      成川礼、伏見圭司、蒔田由布子、鈴木重勝、嶋田勢津子、陶久あや、平田愛美、 栗山朋子、栗原志夫、濱崎英史、栗原(大窪) 恵美子、吉武和敏、渡辺剛、作田正明、五条堀孝、山口晴代、河地正伸、松井南
    • 学会等名
      日本植物学会第85回大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 海洋メタゲノムデータからの新規光受容体の発見2021

    • 著者名/発表者名
      蒔田由布子, 鈴木重勝, 伏見圭司, 嶋田勢津子, 陶久あや, 平田愛実, 栗山朋子, 栗原志夫, 濱崎英史, 栗原恵美子, 吉武和敏, 渡辺剛,坂見知子, 作田正明, 五條堀孝, 成川礼, 山口晴代, 河地正伸, 松井南
    • 学会等名
      日本植物学会第85回大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 新規光受容体・Dualchromeの生物的機能解析2021

    • 著者名/発表者名
      嶋田勢津子, 蒔田由布子, 鈴木重勝, 伏見圭司, 陶久あや, 平田愛実, 栗山朋子, 栗原志夫, 濱崎英史, 栗原恵美子, 吉武和敏, 渡辺剛, 作田正明, 五條堀 孝, 成川 礼, 山口晴代, 河地正伸, 松井南
    • 学会等名
      日本植物学会第85回大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 全ゲノム解析から明らかにする緑色植物初期分岐系統における遊泳細胞の誘導と進化2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木重勝, 山口晴代、河地正伸
    • 学会等名
      日本藻類学会第45回大会(オンライン東京)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 海洋メタゲノム配列からの新規光受容体の発見2020

    • 著者名/発表者名
      蒔田由布子, 鈴木重勝, 伏見圭司, 嶋田勢津子, 陶久あや, 栗山朋子, 栗原志夫, 濱崎英史,平田愛実, 成川礼, 山口晴代, 河地正伸, 松井南
    • 学会等名
      生物多様性のDNA情報学
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-08-03   更新日: 2024-01-30  

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