シアノバクテリアの走光性におけるフィトクロムの役割とシグナル伝達経路の解明

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13440235
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 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: シアノバクテリア / ラン藻 / 走光性 / フラビンセンサー / 光変換 / フィトクロム / 光受容体 / フィコシアニン

研究概要

すでに単離していた正の走光性にかかわるフィトクロム様pixJ1遺伝子がコードするPixJ1タンパク質の分光学的特性を詳しく調べ、既知のビリン色素とは約200nmも短波長域に吸収ピークをもち、青と緑の領域間での可逆的な光変換反応を示すことを明らかにした。
他のフィトクロム様遺伝子の破壊株の解析から、フィコシアニンリンカー遺伝子の発現を調節している光受容体遺伝子を同定し、その波長特性から、フィトクロム様発色団とともにフラビンの結合の可能性を推定した。後者については、大腸菌での発現実験により、FMNが結合していることを示した。また、この光受容体からシグナル伝達を受ける転写因子とその標的遺伝子を同定し、その上流配列に結合することを示した。
シグナルセンサータンパク質をコードする一群の遺伝子を解析し、PASドメインのサブファミリーを大腸菌で発現させ、少なくとも4種のフラビン結合タンパク質を新規に同定した。これらは、青色光またはレドクスのセンサーである可能性が高い。
上記のフラビン結合が明らかになった遺伝子の破壊株を作製し、その表現型として、細胞凝集に関わっていることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Itaya et al.: "Stable Positional Cloning of Long Continuous DNA in the Bacillus subtilis genome vector"J.Biochemistry. 134. 513-519 (2003)
• [文献書誌] Narikawa et al.: "Newly identified motifs within PAS domains of filamentous cyanobacteria"Genome Informatics. 14. 444-445 (2003)
• [文献書誌] Iwai et al.: "Improved genetic transformation of the thermophilic cyanobacterium, Therm osynechococcus elongatus BP-1"Plant Cell Physiology. 45. 171-175 (2004)
• [文献書誌] Kobayashi et al.: "Response to oxidative stress involves a novel peroxiredoxin gene in the unicellular cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803"Plant Cell Physiology. 45(In press). (2004)
• [文献書誌] Sato et al.: "Use of segment-based microarray in the analysis of global gene expression in response to various environmental stresses in the cyanobacterium Anabaena sp.PCC 7120"J.Gen.Appl.Microbiol.. (In press). (2004)
• [文献書誌] Narikawa et al.: "Molecular evolution of PAS domain-containing proteins of filamentous cyanobacteria through the domain shuffling and domain duplication"DNA Research. (In press). (2004)