研究課題
本研究では、近年明らかとなった “太陽光エネルギーを地球生態系へ結ぶ新しいパスウェイ”である微生物型ロドプシンの地球規模でのエネルギー収支を追求するため、データベース上に爆発的なペースで蓄積し続ける機能未知ロドプシン遺伝子の光エネルギー利用機構と利用効率、及び様々な環境でのロドプシンタンパク質量を、これまでの研究で立ち上げた大規模遺伝子情報解析、全遺伝子合成技術を用いた機能解析、高速液体クロマトグラフによる定量解析を駆使することで多角的に解明し、地球規模エネルギーフローを理解するうえで必要とされている“ロドプシンを基軸とする新しい光エネルギーフローモデルの創出”を最終目的としている。本年度は以下の２つの課題をおこなった。1. 機能未知ロドプシン遺伝子配列の網羅的探索これまでの研究で立ち上げたロドプシン遺伝子配列探索の解析を、海洋環境のみならず様々な環境のメタゲノムデータ・メタトランスクリプトームデータや真核微生物トランスクリプトームデータに対して行う。検出されたロドプシン遺伝子の、膜貫通予測、分子系統解析、保存領域アミノ酸の比較解析を行うことで、機能未知ロドプシン遺伝子配列の選抜を行った。2. 異種発現系を用いた機能解析課題１で選抜された候補遺伝子を、コドン最適化後（大腸菌）、全遺伝子合成を行う。合成した未知ロドプシンDNAを大腸菌に組み込み異種発現を行うことで機能解析を実施する。機能が明らかになったものに対しては、タンパク質を精製後に分光解析も行った（本年度はこれまでの研究で機能が明らかになったものを対象とした）。
2: おおむね順調に進展している
機能未知遺伝子としてデータベースに登録されていた複数のロドプシン遺伝子の機能解析が順調に進んでいる。
本年度実施した実験で機能解析が終了しているサンプルに関しては、異種発現系を用いて精製したロドプシンタンパク質の分光解析を実施することでその特性を明らかにする。またこれまでの研究で実施したメタゲノム解析から見出した機能未知遺伝子の機能解析も来年度以降に実施する予定である。
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すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件)
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