プロテオロドプシンを通して海洋生態系に流れ込む太陽光エネルギーの定量化

• 研究課題/領域番号: 24681003
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 環境動態解析
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 吉澤 晋 東京大学, 大気海洋研究所, 講師 (00553108)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 25,350千円 (直接経費: 19,500千円、間接経費: 5,850千円); 2014年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2013年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2012年度: 14,690千円 (直接経費: 11,300千円、間接経費: 3,390千円)
• キーワード: ロドプシン / プロテオロドプシン / 物質循環 / 海洋細菌 / 微生物海洋学 / 光エネルギー / 生物海洋 / 微生物ゲノム

研究成果の概要

本研究では、PRが受け取る太陽光エネルギーの定量化を目指した。計画当初は、海洋細菌の持つロドプシンはPR（光駆動型H+輸送ロドプシン）しか見つかっておらず、PRの光エネルギー利用効率の測定のみを行う予定であった。しながら、PR遺伝子を持つ海洋細菌株のゲノムを調べた結果、新しく光駆動型Na+輸送ロドプシン、比較駆動型Cl-輸送ロドプシンが存在することが明らかになり、ロドプシンによる光エネルギー利用がこれまで考えられていた以上に多様であることが示された。今後は各ロドプシンの光エネルギー利用効率も解析し、海洋細菌の持つロドプシンが受け取る太陽光ネルギーの定量化を目指す。

研究成果

• [雑誌論文] Pelagitalea pacifica gen. nov., sp. nov., a New Marine Bacterium Isolated from Seawater (2015)
  • 著者名/発表者名: Hyunsang Lee, Susumu Yoshizawa, Kazuhiro Kogure, Hyun Soo Kim and Jaewoo Yoon
  • 雑誌名: Current Microbiology 巻: 70 号: 4 ページ: 514-519
  • DOI: 10.1007/s00284-014-0750-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complete Genome Sequence of Winogradskyella sp. PG-2, a Proteorhodopsin-Containing Marine Flavobacterium (2014)
  • 著者名/発表者名: Yohei Kumagai, Susumu Yoshizawa, Kenshiro Oshima, Masahira Hattori, Wataru Iwasaki, and Kazuhiro Kogure
  • 雑誌名: Genome announcements 巻: 2
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Functional characterization of flavobacteria rhodopsins reveals a unique class of light-driven chloride pump in bacteria. (2014)
  • 著者名/発表者名: Susumu Yoshizawa, Yohei Kumagai, Hana Kim, Yoshitoshi Ogura, Tetsuya Hayashi, Wataru Iwasaki, Edward F. DeLong, and Kazuhiro Kogure.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 巻: 111 号: 18 ページ: 6732-6737
  • DOI: 10.1073/pnas.1403051111
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Aureicoccus marinus gen. nov., sp. nov., a member of the family Flavobacteriaceae, isolated from Pacific ocean (2013)
  • 著者名/発表者名: Sanghwa Park, Susumu Yoshizawa, Yuki Muramatsu, Yasuyoshi Nakagawa, Akira Yokota and Kazuhiro Kogure
  • 雑誌名: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 巻: 63 号: Pt_5 ページ: 1885-1890
  • DOI: 10.1099/ijs.0.045104-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rubrivirga marina gen. nov., sp. nov., a member of the family Rhodothermaceae isolated for deep seawater (2013)
  • 著者名/発表者名: Sanghwa Park, Jaeho Song, Susumu Yoshizawa, Ahyoung Choi, Jang-cheon Cho, Kazuhiro Kogure.
  • 雑誌名: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 巻: 63(Pt 6) 号: Pt_6 ページ: 2229-33
  • DOI: 10.1099/ijs.0.046318-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] "A light-driven sodium ion pump in marine bacteria" (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Inoue, H. Ono, R. Abe-Yoshizumi, S. Yoshizawa, H. Ito, K. Kogure, H. Kandori
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 4 号: 1 ページ: 1678-1678
  • DOI: 10.1038/ncomms2689
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonlabens marina sp. nov., a novel marine bacterium isolated from Pacific Ocean (2012)
  • 著者名/発表者名: Sanghwa Park, Susumu Yoshizawa, Chiura hiroshi xavier, Yuki Muramatsu,Yasuyoshi Nakagawa, Kazuhiro Kogure and Akira Yokota
  • 雑誌名: Antonie Van Leeuwenhoek 巻: 102 号: 4 ページ: 669-676
  • DOI: 10.1007/s10482-012-9765-4
  • 査読あり
• [学会発表] Functional diversification in bacterial rhodopsins: a new class of light-driven Cl- pumps in marine flavobacteria (2015)
  • 著者名/発表者名: Susumu Yoshizawa, Yohei Kumagai, Hana Kim, Yoshitoshi Ogura, Tetsuya Hayashi, Wataru Iwasaki, Edward F. DeLong and Kazuhiro Kogure
  • 学会等名: International Symposium on Genome Science 2015 "Expanding Frontiers of Genome Science II"
  • 発表場所: 一橋講堂, 東京
  • 年月日: 2015-01-20 – 2015-01-21
• [学会発表] ゲノム解析が切り開く微生物の新しい光エネルギー機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉澤晋
  • 学会等名: 次世代ゲノム科学の最前線, 文部科学省科学研究費新学術領域研究「ゲノム支援」公開シンポジウム
  • 発表場所: 東京国際フォーラム. 東京
  • 年月日: 2014-12-12
  • 招待講演
• [学会発表] Light-driven transmembrane H +, Na+ and Cl- pumping is mediated by three different rhodopsins in a marine flavobacterium (2014)
  • 著者名/発表者名: Susumu Yoshizawa, Yohei Kumagai, Hana Kim, Yoshitoshi Ogura, Tetsuya Hayashi, Wataru Iwasaki, Edward F. DeLong, and Kazuhiro Kogure
  • 学会等名: 環境微生物系学会合同大会2014
  • 発表場所: 浜松アクトシティコングレスセンター．浜松
  • 年月日: 2014-10-21 – 2014-10-24
• [学会発表] 大規模比較ゲノム解析が明らかにする、プロテオロドプシンを持つ海洋細菌のゲノム進化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 熊谷洋平，吉澤晋，福永津嵩，渡辺麻衣，池内昌彦，小椋義俊，林哲也，木暮一啓，岩崎渉
  • 学会等名: 環境微生物系学会合同大会2014
  • 発表場所: 浜松アクトシティコングレスセンター．浜松
  • 年月日: 2014-10-21 – 2014-10-24
• [学会発表] 青色光を吸収するプロテオロドプシンの結晶構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshiaki Hosaka, Susumu Yoshizawa, Tomomi Kimura-Someya, Rojan Shrestha, Muhammad Muddassar, Kam Y. J. Zhang, Masakatsu Hato, Kazuhiro Kogure, Wataru Iwasaki, Mikako Shirouzu, and Shigeyuki Yokoyama
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 国立京都国際会館，京都
  • 年月日: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [学会発表] 比較ゲノム解析によるプロテオロドプシン及びレチナール合成系の進化史の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 熊谷洋平，吉澤晋，木暮一啓，岩崎渉
  • 学会等名: NGS現場の会第三回研究会
  • 発表場所: 神戸国際会議場. 神戸
  • 年月日: 2014-09-04 – 2014-09-05
• [学会発表] Gains and losses of proteorhodopsin genes affect genomic evolution (2014)
  • 著者名/発表者名: Yohei Kumagai, Susumu Yoshizawa, Tsukasa Fukunaga, Yoshitoshi Ogura, Tetsuya Hayashi, Edward F. DeLong, Kazuhiro Kogure, Wataru Iwasaki
  • 学会等名: 15th International Society for Microbial Ecology
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2014-08-24 – 2014-08-29
• [学会発表] A light-induced sodium ion pumping rhodopsin in marine flavobacteria (2014)
  • 著者名/発表者名: Susumu Yoshizawa, Kazuhiro Kogure and Edward F. DeLong
  • 学会等名: 114th ASM (American society for microbiology) general meeting
  • 発表場所: Boston, Massachusetts, USA
  • 年月日: 2014-05-17 – 2014-05-20
• [学会発表] Changes in the growth physiology of different proteorhodopsin-containing marine flavobacteria at low and high nutrient concentrations (2014)
  • 著者名/発表者名: Michael Valliere, Hana Kim, Susumu Yoshizawa and Edward F. DeLong
  • 学会等名: Ocean Science Meeting
  • 発表場所: Hawaii, USA
• [学会発表] Light-driven sodium pumps in marine bacteria: a new type of microbial rhodopsin (2014)
  • 著者名/発表者名: Susumu Yoshizawa, Kazuhiro Kogure and Edward F. DeLong
  • 学会等名: Ocean Science Meeting
  • 発表場所: Hawaii, USA
• [学会発表] Quantification of the proton pump activity of proteorhodopsin in Vibrio campbellii (2013)
  • 著者名/発表者名: Yu Nakajima, Susumu Yoshizawa, Kazuhiro Kogure
  • 学会等名: 13th Aquatic Microbial Ecology (SAME13)
  • 発表場所: Stresa, Italy
• [学会発表] Light-driven sodium pump, a new type of rhodopsin (2013)
  • 著者名/発表者名: Susumu Yoshizawa and Kazuhiro Kogure
  • 学会等名: 5th Taiwan-Korea-Japana International Symposium on Microbial Ecology
  • 発表場所: Jhongli, Taiwan
• [学会発表] 分子生物学的アプローチに基づく微生物生態学に必要とされる分類学的知見とは? (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉澤晋
  • 学会等名: 第32回日本微生物系統分類研究会年次大会
  • 発表場所: 産業技術総合研究所(招待講演)
  • 年月日: 2012-11-16
• [学会発表] 海洋細菌の持つロドプシン-新しい光エネルギー利用機構- (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉澤晋
  • 学会等名: 第1回日本細胞共生学会若手の会
  • 発表場所: 下田臨海実験センター
  • 年月日: 2012-11-07
• [学会発表] クロロフィルとロドプシン 光をめぐる奇妙な関係 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉澤晋
  • 学会等名: 第7回日本光合成学会若手の会
  • 発表場所: 中房温泉
  • 年月日: 2012-10-14
• [学会発表] Impact of Proteorhodopsin-mediated phototrophy in marine environment (2012)
  • 著者名/発表者名: Susumu Yoshizawa, Akira Kawanabe, Hiroyasu Ito, Hideki Kandori and Kazuhiro Kogure
  • 学会等名: 15th International Conference on Retinal Proteins
  • 発表場所: Ascona, Switzerland
  • 年月日: 2012-10-01
• [学会発表] 培養法で切り拓くロドプシンの新生物機能 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉澤晋
  • 学会等名: 第28回日本微生物生態学会
  • 発表場所: 豊橋技術科学大学(招待講演)
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] Proteorhodopsin-mediated phototrophy in marine Flavobacteria (2012)
  • 著者名/発表者名: Susumu Yoshizawa, Akira Kawanabe, Hiroyasu Ito, Hideki Kandori and Kazuhiro Kogure
  • 学会等名: 14th International Society for Microbial Ecology
  • 発表場所: Copenhagen, Denmark(招待講演)
  • 年月日: 2012-08-20
• [学会発表] Diversity and functional analysis of proteorhodopsin in marine Flavobacteria (2012)
  • 著者名/発表者名: Susurau Yoshizawa, Akira Kawanabe, Hiroyasu Ito, Hideki Kandori and Kazuhiro Kogure
  • 学会等名: ASLO (Association for the Sciences of Limnology and Oceanography) Aquatic Science Meeting
  • 発表場所: Shiga, Japan
  • 年月日: 2012-07-09
• [学会発表] Proteorhodopsin-mediated phototrophy in marine Flavobacteria (2012)
  • 著者名/発表者名: Susumu Yoshizawa
  • 学会等名: CREST International Workshop on Aquatic Microbial Ecology
  • 発表場所: Kashiwa-campus, Japan
  • 年月日: 2012-07-06
• [学会発表] Quantitative estimation of contribution of proteorhodopsin to energy cycle in the ocean (2012)
  • 著者名/発表者名: Susumu Yoshizawa and Kazuhro Kogure
  • 学会等名: Joint Symposium on Ocean, Coastal, and Atmospheric Sciences
  • 発表場所: University of Hawaii, U.S.
  • 年月日: 2012-06-14
• [備考] 海洋細菌で見つけた新しい光エネルギー利用機構 －塩化物イオンを輸送するポンプの発見－
  • URL: http://www.aori.u-tokyo.ac.jp/research/news/2014/20140408.html
• [備考] 海洋細菌で見つけた新しい光エネルギー利用機構 －塩化物イオンを輸送するポンプの発見－
  • URL: http://www.aori.u-tokyo.ac.jp/research/news/2014/20140408.html