| 研究課題/領域番号 |
18J20176
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
田中 謙也 大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| キーワード | 概日時計 / レドックスシグナル / 活性酸素種 / シアノバクテリア / 光合成 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は研究課題であるレドックスシグナル伝達機構の解明に関連して、概日時計からのレドックスシグナル伝達により、細胞の形質がどれほどコントロールされているのかを調べた。これまで私たちのグループでは細胞親和性を有する電子メディエーターを用いて、細胞内レドックス状態の概日リズムを電気化学的に測定する手法を開発してきた。本年度はこの手法によってシアノバクテリア細胞内のROSレベルやROS除去に必要な還元力の変化が反映されることが示唆された。このことは概日時計によるレドックスコントロールが細胞のROSへの耐性に影響を与えることを示唆したため、形質としてROS耐性の概日リズムを測定した。その結果、野生株では主観的時間に依存してROS耐性が異なることを見出した。概日時計欠損株では時間によらずROS耐性は有意に変化しなかったことから、概日時計によって細胞のROS耐性が制御されていることが示された。したがってこれらより、細胞内レドックス状態の概日変動がROS耐性の概日リズムを誘起することが示唆された。これらの結果は論文にまとめ、投稿中である。
また、本年はメタン資化菌が細胞外電子伝達能を有するかどうかを電気化学的に調べた。メタン資化菌は銅欠乏状態で外膜シトクロム(OMC)様タンパク質をコードする遺伝子が高発現することが報告されている。OMCは細胞外電子伝達において重要な役割を果たすタンパク質であるため、メタン資化菌に細胞外電子伝達能があることが予想された。メタン資化菌を含む培地に一定電位を印加すると、銅欠乏状態で細菌からのアノード電流が観測された。さらにOMCのヘムに結合し、その機能を阻害するCOガスを加えるとアノード電流の減少が観測された。これらからメタン資化菌のOMCを介した細胞外電子伝達能が実験的に初めて実証された。これらの結果は論文としてまとめ、査読付きの英文学術誌に受理された。
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| 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
本年度はシアノバクテリアにおけるレドックスシグナルネットワークの解明に取り組んだ。その結果、細胞内で概日時計による遺伝子発現制御とROS耐性がレドックス制御を通じてリンクしていることが示唆された。この結果は現在論文にまとめ、投稿中である。また、概日時計タンパク質へのレドックスシグナル伝達機構の分子スケールでの解明に向け、時計タンパク質KaiAおよびKaiCを用いたレドックスシグナル伝達物質のスクリーニングにすでに着手している。以上より、進捗状況はおおむね順調に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度にKaiA, KaiCを用いたシグナル伝達物質のスクリーニング方法が確立された。今後も引き続きこの手法を用いて、細胞抽出液から概日時計タンパク質へのレドックスシグナル伝達分子の探索を行う。さらにスクリーニングの結果からシグナル伝達物質の分子構造の特定および時計タンパク質へのシグナル伝達の全容を明らかにする予定である。
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