らん藻CO_2ポンプの分子生物学的研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12440228
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 小川 晃男 名古屋大学, 生物分子応答研究センター, 教授 (80087593)
• 研究分担者: 小俣 達男 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (50175270)
• キーワード: CO_2濃縮機構 / CO_2ポンプ / HCO_3^-輸送 / らん藻 / 変異株 / NAD(P)Hデヒドロゲナーゼ / ndh遺伝子 / cmpオペロン

研究概要

CO_2濃縮機構で最も重要なCO_2ポンプには、ndhD3/ndhD4を含むNADPHデヒドロゲナーゼが必須である事を明らかにした。ndhD3依存型CO_2ポンプはCO_2に高い親和性を示し低CO_2濃度下で誘導されるのに対し、ndhD4依存型CO_2ポンプのCO_2に対する親和性は低く、その活性は培養に用いたCO_2濃度に依存しない事が判った。ndhD3のプロモーターをプロモーターを除いたlux遺伝子に繋いだ後らん藻ゲノムに組み込み低CO_2でのみ発光する株を作製した。この株のndhD4を不活性化した株をもちいてndhD3依存型CO_2ポンプの活性とndhD3の発現を同時測定したところ、遺伝子発現が増大するに従いポンプ活性も上昇した。またこの株に変異処理を行い、低CO_2下でもndhD3の発現が誘導されない株を多数単離した。現在、低CO_2濃度の感知と遺伝子発現制御の機構を明らかにすべく変異遺伝子の解析を進めている。これまでの研究でcmpオペロンがHCO_3^-輸送体をコードする事を明らかにした。ndhBとcmpを不活性化させた変異株は低CO_2条件下においてはpH7.0では生育しないが高濃度のHCO_3^-が存在するpH9.0では生育した。この株をさらに変異処理を行いpH9.0/空気条件下でも生育しない変異株を単離し、変異遺伝子を同定した。この遺伝子は新たなHCO_3^-輸送体をコードすると考えられ、現在、変異株の解析を進めている。

研究成果

• [文献書誌] Ohkawa,H.,Price,G.D.,Badger,M.R.and Ogawa,T.: "Mutation of ndh Genes Leads to Inhibition to CO_2 Uptake Rather Than HCO_3^- Uptake in Synechocystis sp. Strain PCC6803."Journal of Bacteriology. 182. 2591-2596 (2000)
• [文献書誌] Ohkawa,H.,Pakrasi,H.B.and Ogawa,T.: "Two Types of functionally distinct NAD(P)H dehydrogenases in Synechocystis sp. Strain PCC6803."The Journal of Biological Chemistry. 275. 31630-31634 (2000)
• [文献書誌] Maeda,S.,Price,G.D.,Badger,M.R.,Enomoto,C.,Omata,T.: "Bicarbonate-binding activity of the CmpA protein of the cyanobacterium Synechococcus sp. strain PCC 7942 involved in active transport of bicarbonate."The Journal of Biological Chemistry. 275. 20551-20555 (2000)
• [文献書誌] Katoh,H.,Grossman,A.R.,Hagino,N.and Ogawa,T.: "A gene of Synechocystis sp. Strain PCC6803 encoding novel iron transporter."Journal of Bacteriology. 182. 6523-6524 (2000)
• [文献書誌] Katoh,H.,Hagino,N.,Grossman,A.R.,and Ogawa,T.: "Genes essential to iron transport in the cyanobacterium Synechocystis sp. Strain PCC6803"Journal of Bacteriology. 186(印刷中). (2000)