光合成微生物の環境応答遺伝子システムの解明

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12206002
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 大森 正之 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 教授 (80013580)
• 研究分担者: 田畑 哲之 かずさDNA研究所, 部長(研究職) ; 池内 昌彦 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 教授 (20159601)
• キーワード: Anabaena / ラン藻 / 信号伝達 / マイクロアレイ / cAMP / 二成分制御系 / 乾燥ストレス / 遠赤色光

研究概要

本年度はこれまでの成果に基づいて、環境応答遺伝子システムの網羅的な解明をめざして研究を展開した。
1)Synechocystis 6803の遺伝子機能解析
ラン藻Synechocystisの環境応答に関わる光受容体の遺伝子12個、シグナル伝達にかかわる転写因子の遺伝子5個について、遺伝子破壊株を作製し表現形の解析、マイクロアレイ解析、ゲルモビリティシフト解析をおこなった。その結果、細胞の運動に関与する線毛の遺伝子群の同定に成功した。さらに、他のバクテリアのべん毛運動の調節因子に相同性を示す遺伝子から構成される遺伝子クラスターや、走光性に関わる光受容体とシグナル伝達因子をコードする遺伝子クラスターの存在も明らかにされた。光センサーと推定されるタンパク質の結晶構造解析も進めている。
2)Anabaena 7120の遺伝子発現解析
先年度に作製されたゲノム断片Anabaena DNAマイクロアレイを用いて環境ストレスに応答する遺伝子発現の制御について解析した。窒素飢餓条件では、窒素固定に関連する遺伝子の発現が見られ、それらの遺伝子は互いに染色体上で近接して存在していること(遺伝子アイランドの形成)が明らかとなった。さらにヘテロシストへと細胞を分化させる一連の遺伝子もこの条件下で発現した。乾燥ストレスに対しては、数多くの遺伝子の発現が調節され、このストレスが複合的な影響をラン藻の細胞に与えている事が示された。さらに今年度はAnabaenaオリゴアレイの作成に着手し、約5300スポットのマイクロアレイを完成させた。現在このマイクロアレイの実用性試験を行っている。

研究成果

• [文献書誌] Katoh, H: "Gene expression in the cyanobacterium Anabaena sp.PCC7120 under desiccation"Microbial Ecol.. (in press). (2004)
• [文献書誌] Terauchi, K: "Blue light stimulates cyanobacterial motility via cAMP signal transduction system"Molecular Microbiology. (in press). (2004)
• [文献書誌] Iwai, M: "Improved genetic transformation of the thermophilic cyanobacterium, Thermosynechococcus elongatus BP-1"Plant Cell Physiol.. 45. 171-175 (2004)
• [文献書誌] Kamei, A: "Biochemical and functional characterization of a eukaryotic-type protein kinase, SpkB, in the cyanobacterium, Synechocystis sp.6803"Curr Microbiol.. 46. 296-301 (2003)
• [文献書誌] Nakamura, Y: "Complete genome structure of Gloeobacter violaceus PCC 7421, a cyanobacterium that lacks thylakoids"DNN Research. 10. 137-145 (2003)
• [文献書誌] Kaneko, T: "Structural analysis of four large plasmids harboring in a unicellular cyanobacterium, Synechocystis sp.PCC 6803"DNN Research. 10. 221-228 (2003)