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2016 年度 実施状況報告書

ポリアミンは生体内でCO2を濃縮し海洋生物のCaCO3形成や光合成に寄与するのか

研究課題

研究課題/領域番号 15K07587
研究機関北里大学

研究代表者

安元 剛  北里大学, 海洋生命科学部, 講師 (00448200)

研究分担者 坂田 剛  北里大学, 一般教育部, 講師 (60205747)
安元 純  琉球大学, 農学部, 助教 (70432870)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードポリアミン / 石灰化 / 光合成
研究実績の概要

ポリアミンは分子内に複数のアミノ基を有する低分子化合物の総称で,全ての生物の体内に多量に存在する。ポリアミンは細胞の分化や増殖に必須であるが,その主要な生理機能は未だ解明されていない。我々は,このポリアミンが二酸化炭素と特異的に結合することで,空気中の二酸化炭素を水溶液中に溶かし込むことを発見した。この新たな二酸化炭素の濃縮メカニズムが,海洋生物の石灰化および藻類や植物の光合成に関与していると推定し,研究を行っている。海洋生物の石灰化とポリアミンの関わりは,ミドリイシサンゴのプラヌラ幼生を,稚ポリプへと誘導し,石灰化の様子を共焦点レーザー顕微鏡で観察した。ミドリイシサンゴの稚ポリプは,造骨細胞外の石灰化母液と呼ばれる場所で石灰化を行っている。もし,塩基性物質のポリアミンがその石灰化母液に分泌されるなら局所的なpHの上昇が確認できるはずである。そこで,pH指示薬を用いて石灰化母液の観察を行ったところ,石灰化母液内に海水に比べて,pHが1以上高い場所が観察できることが分かった。この局所的なpH上昇は,塩基性物質のポリアミンが関与している可能性を示している。現在,ポリアミン分泌に関与するポリアミン輸送体の局在と,ポリアミン自身の検出を試みている。他方,ポリアミンと光合成への関与を検討するために,まず,ポリアミンが水溶液中に取り込んだ二酸化炭素が,光合成の炭素固定を担う酵素であるルビスコのカルボキシレーション反応の基質になりうるかを検証した。その結果,二酸化炭素を吸収させたポリアミン水溶液は,ルビスコの基質となることが明らかとなった。また,シアノバクテリアにポリアミン,ポリアミン輸送体阻害剤,ポリアミン生合成阻害剤を付与してその効果を検証したところ,ポリアミン輸送体阻害剤が,シアノバクテリアの増殖や光合成を阻害することが明らかになった。。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

ポリアミンと海洋生物の石灰化の関わり;ミドリイシサンゴ稚ポリプの石灰化母液のpHを共焦点レーザー顕微鏡下でpH指示薬を用いて測定したところ,石灰化母液内の骨格近傍に局所的なpHの上昇が確認できた。このととは,ある種の塩基性物質の存在を示しており,ポリアミンとの関連が期待できる。
ポリアミンと光合成の関わり:二酸化炭素を吸収させたポリアミン水溶液は,ルビスコの基質となることが明らかとなり,シアノバクテリアの増殖や光合成をポリアミン輸送体阻害剤が阻害することを明らかにしたため。

今後の研究の推進方策

ポリアミンと海洋生物の石灰化の関わり;ミドリイシサンゴ稚ポリプの石灰化母液のpHをより詳細に行うとともに,ポリアミンそのものの検出を試みる予定である。
ポリアミンと光合成の関わり:シアノバクテリアを用いてポリアミン輸送体阻害剤やポリアミンの付与が光合成に及ぼす影響をさらに詳細に調べる予定である。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2017 2016

すべて 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [学会発表] リン酸塩によるサンゴ稚ポリプ骨格形成阻害機構の解明2017

    • 著者名/発表者名
      飯島真理子,安元 剛,神保 充,難波信由,渡部終五,廣瀬美奈,安元 純
    • 学会等名
      平成29年度日本水産学会春季大会
    • 発表場所
      東京海洋大学(東京都港区)
    • 年月日
      2017-03-26 – 2017-03-30
  • [学会発表] リン酸塩によるサンゴ稚ポリプの骨格形成阻害機構の解明2016

    • 著者名/発表者名
      飯島真理子,安元 剛,神保 充,渡部終五,廣瀬美奈,安元 純
    • 学会等名
      第19回日本サンゴ礁学会
    • 発表場所
      沖縄タイムスビル(沖縄県那覇市)
    • 年月日
      2016-12-01 – 2016-12-04
  • [学会発表] ポリアミン-二酸化炭素を捕捉し石灰化を促進する生体物質―2016

    • 著者名/発表者名
      安元 剛
    • 学会等名
      第19回日本サンゴ礁学会,自由集会『若手によるサンゴ礁研究の武器自慢』
    • 発表場所
      てんぶす館(沖縄県那覇市)
    • 年月日
      2016-12-01 – 2016-12-04
    • 招待講演
  • [学会発表] Mechanisms underlying carbon dioxide fixation by marine microorganisms2016

    • 著者名/発表者名
      Ko Yasumoto, Mina Yasumoto-Hirose, Jun Yasumoto, Kanami Mori-Yasumoto, Mitsuru Jimbo, Takenori Kusumi, Shugo Watabe
    • 学会等名
      International Marine Biotechnology Conference
    • 発表場所
      Baltimore, Maryland, USA
    • 年月日
      2016-08-28 – 2016-09-02
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanisms involved in carbon dioxide fixation by microorganisms2016

    • 著者名/発表者名
      Ko Yasumoto, Mina Yasumoto-Hirose, Jun Yasumoto, Takenori Kusumi, Kanami Mori-Yasumoto, Mitsuru Jimbo and Shugo Watabe
    • 学会等名
      Ofunato International Workshop
    • 発表場所
      Ofunato, Iwate, Japan
    • 年月日
      2016-08-24 – 2016-08-25
    • 国際学会
  • [学会発表] バクテリアの無機炭素濃縮機構とポリアミンの関わり2016

    • 著者名/発表者名
      安元 剛
    • 学会等名
      公益財団法人発酵研究所第10回助成研究報告会
    • 発表場所
      千里ライフサイエンスセンター(大阪市豊中市)
    • 年月日
      2016-06-10 – 2016-06-10
    • 招待講演
  • [学会発表] リン酸塩によるサンゴの骨格形成阻害メカニズムの解明2016

    • 著者名/発表者名
      飯島真理子,安元 剛,内田 恵,神保 充,安元 純,廣瀬美奈,渡部終五
    • 学会等名
      第18回マリンバイオテクノロジー学会
    • 発表場所
      北海道大学函館キャンパス(北海道函館市)
    • 年月日
      2016-05-28 – 2016-05-29
  • [学会発表] シアノバクテリアの光合成とポリアミンの関わり2016

    • 著者名/発表者名
      安元 剛,坂田 剛,小柳総香,神保 充,安元 純,廣瀬美奈,渡部終五
    • 学会等名
      第18回マリンバイオテクノロジー学会
    • 発表場所
      北海道大学函館キャンパス(北海道函館市)
    • 年月日
      2016-05-28 – 2016-05-29
  • [学会発表] Biogenic polyamines capture CO2 and accelerate extracellular bacterial CaCO3 formation2016

    • 著者名/発表者名
      Ko Yasumoto, Mina Yasumoto-Hirose, Jun Yasumoto, Kanami Mori-Yasumoto, Mitsuru Jimbo, Takenori Kusumi, Shugo Watabe
    • 学会等名
      7th World Fisheries Congress
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      2016-05-23 – 2016-05-27
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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