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2012 年度 実績報告書

海洋性珪藻における無機炭素獲得分子動態のモデリング

研究課題

研究課題/領域番号 24310015
研究種目

基盤研究(B)

研究機関関西学院大学

研究代表者

松田 祐介  関西学院大学, 理工学部, 教授 (30291975)

研究分担者 藤原 伸介  関西学院大学, 理工学部, 教授 (90263219)
佐藤 英俊  関西学院大学, 理工学部, 准教授 (10300873)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワード海洋生態 / 環境変動 / 水圏現象 / 植物 / 海洋性珪藻
研究概要

海洋性珪藻類は地球全体の20%の一次生産を行う重要な独立栄養生物であるが、一次生産効率を維持する分子機構が未解明なために、変動環境下におけるこの動態予測も細胞レベルからの根拠が不足している。本研究では、海洋性珪藻が無機炭素を細胞内に取込み効果的に固定する系(無機炭素濃縮機構:CCM)が、CO_2濃度、pH、温度、鉄などの環境因子変動に応答することが一次生産性変動の重要因子であるという仮説に基づき、1.海洋性珪藻類の無機炭素取込みと蓄積を担う分子、及びその機能を同定すること、2.この分子をコードする遺伝子の環境変動下における発現動態分析による、一次生産性変動予測動態モデルの構築、を目的としている。
平成24年度における実施項目と成果を以下にあげる。1.無機炭素輸送に関わると考えられるタンパクの機能同定;solute carder(SLC)タンパク質ファミリーを中心とした候補遺伝子のクローニングを計画した。クローニングした候補の中からPtSLC4-2という新規因子を発見し、細胞膜型HCO_3^-輸送体であることを確認した。2.葉緑体内および周辺部に局在する炭酸脱水酵素(CA)、C、代謝関連酵素の機能解明;計画通りこれらの細胞内局在をほぼ決定した。さらに、ピレノイド型CA(PtCAIおよびPtCA2)の活性がチオレドキシンと分子酸素により制御されていることを発見した。3.これらタンパク質のCO_2(pH)、温度、鉄濃度に対する応答の定量的解析;計画に従い予備的実験を行う過程ですでに一部因子のCO_2、光、および鉄に対する転写応答性を確認した。4.環境変動に伴う油脂、炭化水素、クロロフィルの相対比の動態解析;計画通り基礎データの収集を行った。
特に、1.と2.では、海洋性独立栄養生物で初めて無機炭素輸送体分子を発見し、また珪藻類葉緑体の酸化還元調節機構を初めて明らかにするなど、重要な成果を得た。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

研究実績の概要に記した実施項目1.と2.で、すでに海洋性独立栄養生物で初めて無機炭素輸送体分子を発見し、また珪藻類葉緑体の酸化還元調節機構を初めて明らかにするなど、重要な成果を得た。これらの成果を平成24年度に、J. Biol ChemやProc Natl Acad Sci USAなどの国際学術誌にも発表しており、当初の計画よりも進んでいると判断した。

今後の研究の推進方策

当初の計画通りに遂行する。特にH25年度は無機炭素輸送体や細胞内炭素流路調節因子の機能決定において成果を出すことを目指し、次に控える動態予測とモデル化のための因子を充実させる。

次年度の研究費の使用計画

平成24年度に重要な実験が予定よりも順調に推移したため、試薬代として計上していた金額に余分が発生した。また、実験の進行上、準備的実験として位置付けていたペプチド抗体の作製はあまり進まなかったため、これも余分発生の原因となった。これを通常の抗体作製に切り替え、減額してH25年度に計上しなおすこととした。

  • 研究成果

    (49件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (37件) 図書 (1件) 産業財産権 (3件)

  • [雑誌論文] SLC4 family transporters in a marine diatom directly pump bicarbonate from seawater.2013

    • 著者名/発表者名
      中島健介,松田祐介
    • 雑誌名

      Proceedings of National Academy of ScienceUSA,

      巻: 110(5) ページ: 1767-1772

    • DOI

      10.1073/pnas.1216234110

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Redox regulation of carbonic anhydrases via thioredox in the chloroplast of the marine diatom Phaeodactylum tricornutum.2012

    • 著者名/発表者名
      菊谷早絵,松田祐介
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 287(24) ページ: 20689-20700

    • DOI

      10.1074/jbc.M111.322743

    • 査読あり
  • [雑誌論文] C0_2-cAMP responsive cis-elements targeted by a transcription factor with CREB/ATF-like basic zipper domain in the marine diatom Phaeodactylum tricornutum.2012

    • 著者名/発表者名
      大野直樹,松田祐介
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 158 ページ: 499-513

    • DOI

      10.1104/pp.111.190249

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 細胞工学による海洋性珪藻無機炭素獲得系およびC0_2感知系の研究2012

    • 著者名/発表者名
      松田祐介
    • 雑誌名

      光合成研究

      巻: 22(3) ページ: 185-192

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Indole-3-glycerol-phosphate synthase is recognized by a cold-inducible group II chaperonin in Thermococcus kodakarensis.2012

    • 著者名/発表者名
      高 楽、藤原 伸介
    • 雑誌名

      Appl. Environ. Microbiol.

      巻: 78 ページ: 3806-3815

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Kinetic analysis of reverse transcriptase activity of bacterial family A DNA polymerases.2012

    • 著者名/発表者名
      保川 清、藤原 伸介
    • 雑誌名

      Biochem. Biophys. Res.Commun.

      巻: 427 ページ: 654-658

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 酢酸菌 Gluconacetobacter europaeusによる分岐鎖アミノ酸の生産2012

    • 著者名/発表者名
      赤坂 直紀、藤原 伸介
    • 雑誌名

      日本生物工学会誌

      巻: 90 ページ: 374-380

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A genetic examination of initial amino acid oxidation and glutamate catabolism in the hyperthermophilic archaeon Thermococcus kodakarensis

    • 著者名/発表者名
      横大路 裕介、藤原 伸介
    • 雑誌名

      J.Bacterial.

      巻: (印刷中)

    • 査読あり
  • [学会発表] 好熱菌分岐鎖ポリアミンの生合成、および高温下での翻訳の効率化2013

    • 著者名/発表者名
      藤原 伸介
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 発表場所
      東北大学、仙台市
    • 年月日
      2013-03-27
  • [学会発表] 耐熱性Protein Disulfide Isomeraseを利用した効率的なBPAの回収2013

    • 著者名/発表者名
      ALSHEHRI AMIRA、藤原 伸介, ら
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 発表場所
      東北大学、仙台市
    • 年月日
      2013-03-26
  • [学会発表] 超好熱性アーキアThermococcus kodakarensisの新規アミノプロピル基転移酵素の同定2013

    • 著者名/発表者名
      岡田 和真、藤原 伸介, ら
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 発表場所
      東北大学、仙台市
    • 年月日
      2013-03-26
  • [学会発表] 酢酸菌Gluconacetobacter europaeusにおける遺伝子破壊系の構築2013

    • 著者名/発表者名
      赤坂 直紀、藤原 伸介, ら
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 発表場所
      東北大学、仙台市
    • 年月日
      2013-03-26
  • [学会発表] 超好熱性アーキアThermococcus kodakarensis由来システインデスルフラーゼに依存する含硫化合物の探索2013

    • 著者名/発表者名
      秀瀬 涼太、藤原 伸介, ら
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 発表場所
      東北大学、仙台市
    • 年月日
      2013-03-26
  • [学会発表] 超好熱菌Thermococcus kodakarensisの水素・硫化水素発生に関わる転写因子Tk-SurRの転写制御機構2013

    • 著者名/発表者名
      川妻 孝平、藤原 伸介, ら
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 発表場所
      東北大学、仙台市
    • 年月日
      2013-03-25
  • [学会発表] 超好熱始原菌Thermococcus kodakarensisの二つのTranscription factor Bの異なる役割2013

    • 著者名/発表者名
      西川 諒、藤原 伸介, ら
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 発表場所
      東北大学、仙台市
    • 年月日
      2013-03-25
  • [学会発表] 超好熱始原菌Thermococcus kodakarensisの低温誘導型RNAヘリカーゼの機能解析2013

    • 著者名/発表者名
      Sahara Tatit Novi、藤原 伸介, ら
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 発表場所
      東北大学、仙台市
    • 年月日
      2013-03-25
  • [学会発表] 超好熱性アーキアのリボソーム画分に存在する熱ショックタンパク質の機能解析2013

    • 著者名/発表者名
      井上 貴央、藤原 伸介, ら
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 発表場所
      東北大学、仙台市
    • 年月日
      2013-03-25
  • [学会発表] 海洋性珪藻Thalassiosira pseudonanaにおけるカーボニックアンヒドラーゼの局在解析2013

    • 著者名/発表者名
      寒川美央,松田祐介
    • 学会等名
      第54回日本植物生理学会2012年度大会
    • 発表場所
      岡山大学,岡山市
    • 年月日
      2013-03-23
  • [学会発表] 海洋性珪藻の鉄応答転写機構の解析2013

    • 著者名/発表者名
      吉永亮,松田祐介
    • 学会等名
      第54回日本植物生理学会2012年度大会
    • 発表場所
      岡山大学,岡山市
    • 年月日
      2013-03-23
  • [学会発表] 海洋性珪藻におけるLCBIホモログの局在および機能2013

    • 著者名/発表者名
      菊谷早絵,松田祐介
    • 学会等名
      第54回日本植物生理学会2012年度大会
    • 発表場所
      岡山大学,岡山市
    • 年月日
      2013-03-23
  • [学会発表] 海洋性珪藻プラスチド代謝のレドックス制御2013

    • 著者名/発表者名
      松田祐介
    • 学会等名
      第54回日本植物生理学会2012年度大会
    • 発表場所
      岡山大学,岡山市(招待講演)
    • 年月日
      2013-03-21
  • [学会発表] Thermococcus属のPOI1領域に存在するインテインの役割2012

    • 著者名/発表者名
      大西 優介、藤原 伸介, ら
    • 学会等名
      日本生化学会
    • 発表場所
      マリンメッセ福岡、福岡市
    • 年月日
      20121215-20121216
  • [学会発表] 超好熱菌Thermococcus kodakarensisの低温誘導型RNAヘリガーゼの誘導機構2012

    • 著者名/発表者名
      長岡 英里子、藤原 伸介, ら
    • 学会等名
      日本生化学会
    • 発表場所
      マリンメッセ福岡、福岡市
    • 年月日
      2012-12-16
  • [学会発表] 超好熱性アーキアThermococcus kodakarensis由来システインデスルフラーゼの生理的意義2012

    • 著者名/発表者名
      秀瀬 涼太、藤原 伸介, ら
    • 学会等名
      日本生化学会
    • 発表場所
      マリンメッセ福岡、福岡市
    • 年月日
      2012-12-16
  • [学会発表] 耐熱性の異なるTrpCが超好熱菌の生育に及ぼす影響2012

    • 著者名/発表者名
      藤原 綾子、藤原 仲介, ら
    • 学会等名
      日本生化学会
    • 発表場所
      マリンメッセ福岡、福岡市
    • 年月日
      2012-12-16
  • [学会発表] 超好熱性アーキアのリボソーム画分に存在する熱ショックタンパク質の機能解析2012

    • 著者名/発表者名
      井上 貴央、藤原 仲介, ら
    • 学会等名
      日本生化学会
    • 発表場所
      マリンメッセ福岡、福岡市
    • 年月日
      2012-12-15
  • [学会発表] Raman Studies on Progression of Tumor in Live Mouse Models and Cells2012

    • 著者名/発表者名
      佐藤 英俊
    • 学会等名
      SPEC2012
    • 発表場所
      チェンマイ市、タイ(招待講演)
    • 年月日
      2012-11-12
  • [学会発表] 酢酸菌Gluconacetobacter europaeusによる分岐鎖アミノ酸の生産2012

    • 著者名/発表者名
      赤坂 直紀、藤原 伸介, ら
    • 学会等名
      日本生物工学会
    • 発表場所
      神戸国際会議場、神戸市
    • 年月日
      2012-10-26
  • [学会発表] Thermococcus kodakarensisを宿主とした低温誘導発現系の開発2012

    • 著者名/発表者名
      秀瀬 良太、藤原 伸介, ら
    • 学会等名
      日本生物工学会
    • 発表場所
      神戸国際会議場、神戸市
    • 年月日
      2012-10-25
  • [学会発表] 制限酵素PI-TkoII のDNA転移現象における役割2012

    • 著者名/発表者名
      大西 優介、藤原 伸介, ら
    • 学会等名
      日本生物工学会
    • 発表場所
      神戸国際会議場、神戸市
    • 年月日
      2012-10-24
  • [学会発表] Raman Study of Colorectal Cancer in Live Mouse Model and Cells2012

    • 著者名/発表者名
      佐藤 英俊
    • 学会等名
      FACSS-Scix2012
    • 発表場所
      カンザス市、アメリカ(招待講演)
    • 年月日
      2012-10-02
  • [学会発表] 海洋性珪藻のC0_2/光応答性プロモーターの比較解析2012

    • 著者名/発表者名
      田中敦士,松田祐介
    • 学会等名
      日本植物学会第76回大会
    • 発表場所
      兵庫県立大学,姫路市
    • 年月日
      2012-09-15
  • [学会発表] 海洋性珪藻の鉄応答転写制御機構の解明2012

    • 著者名/発表者名
      松井啓晃,松田祐介
    • 学会等名
      日本植物学会第76回大会
    • 発表場所
      兵庫県立大学,姫路市
    • 年月日
      2012-09-15
  • [学会発表] Mutations to create thermostable reverse transcriptase with bacterial family A DNA polymerase from Thermotoga petrophilla K4. 9^<th> international congress on extremophiles2012

    • 著者名/発表者名
      藤原 伸介, ら
    • 学会等名
      9^<th> international congress on extremophiles
    • 発表場所
      セビリア市,スペイン
    • 年月日
      2012-09-11
  • [学会発表] Anaysis of the DNA Polymerase B disruptant of hyperthermophilic archaeon Thermococcus kodakarensis. 9^<th> international congress on extremophiles2012

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kushida, 藤原 伸介, ら
    • 学会等名
      9^<th> international congress on extremophiles
    • 発表場所
      セビリア市,スペイン
    • 年月日
      2012-09-11
  • [学会発表] Redox regulation of plastid metabolism by thioredoxin in the marine diatom Phaeodactylum tricornutum.2012

    • 著者名/発表者名
      松田祐介
    • 学会等名
      第22回 国際珪藻シンポジウム
    • 発表場所
      ゲント市.ベルギー
    • 年月日
      2012-08-28
  • [学会発表] 超好熱菌Thermococcus kodakarensisの二つの転写開始因子TFB1とTFB2の生理機能解析2012

    • 著者名/発表者名
      秀瀬 良太、藤原 伸介, ら
    • 学会等名
      日本Archaea研究会
    • 発表場所
      関西学院会館,西宮市
    • 年月日
      2012-07-21
  • [学会発表] Thermococcus属におけるPoll領域介在配列の転移性2012

    • 著者名/発表者名
      大西 優介、藤原 伸介, ら
    • 学会等名
      日本Archaea研究会
    • 発表場所
      関西学院会館,西宮市
    • 年月日
      2012-07-20
  • [学会発表] 超好熱菌Thermococcus kodakarensisの低温誘導型RNAヘリカーゼの誘導機構2012

    • 著者名/発表者名
      長岡 英里子、藤原 伸介, ら
    • 学会等名
      日本Archaea研究会
    • 発表場所
      関西学院会館,西宮市
    • 年月日
      2012-07-20
  • [学会発表] Localization of Carbonic Anhydrases in the Marine Diatom, Thalassiosir a pseudonana.2012

    • 著者名/発表者名
      寒川美央,松田祐介
    • 学会等名
      第9回アジアパシフィックマリンバイオテクノロジー学会
    • 発表場所
      高知市文化プラザ,高知市
    • 年月日
      2012-07-14
  • [学会発表] Localization of two carbonic anhydrases, CAIX and CA-X, in the marine diatoms, Phaeodactylum tricornutum.2012

    • 著者名/発表者名
      Hermanus Nawaly, 松田祐介
    • 学会等名
      第9回アジアパシフィックマリンバイオテクノロジー学会
    • 発表場所
      高知市文化プラザ,高知市
    • 年月日
      2012-07-14
  • [学会発表] Development of a New Screening System Using Pyrimidine Auxotrophy in a Marine Diatom2012

    • 著者名/発表者名
      坂口俊郎,松田祐介
    • 学会等名
      第9回アジアパシフィックマリンバイオテクノロジー学会
    • 発表場所
      高知市文化プラザ,高知市
    • 年月日
      2012-07-13
  • [学会発表] The structure of iron responsive promoters in two model marine diatoms, Phaeodactylum tricornutum and Thalassiosira pseudonana.2012

    • 著者名/発表者名
      吉永亮,松田祐介
    • 学会等名
      第9回アジアパシフィックマリンバイオテクノロジー学会
    • 発表場所
      高知市文化プラザ,高知市
    • 年月日
      2012-07-13
  • [学会発表] Prospect of Raman Spectroscopy for Biomedical Application2012

    • 著者名/発表者名
      佐藤 英俊
    • 学会等名
      HIBES2012
    • 発表場所
      バンドン市、インドネシア
    • 年月日
      2012-06-30
  • [学会発表] 珪藻エンジニアリングによるC02固定研究2012

    • 著者名/発表者名
      松田祐介
    • 学会等名
      第3回 日本光合成学会
    • 発表場所
      東京工業大学すずかけ台キャンパス、東京都(招待講演)
    • 年月日
      2012-06-01
  • [図書] 遺伝子工学の原理2012

    • 著者名/発表者名
      藤原伸介、松田祐介
    • 総ページ数
      201
    • 出版者
      三共出版
  • [産業財産権] ビスフェノールA吸着剤及びその利用2013

    • 発明者名
      藤原伸介, 今岡進
    • 権利者名
      学校法人関西学院
    • 産業財産権番号
      特願2013-042324
    • 出願年月日
      2013-03-04
  • [産業財産権] 改変された酢酸菌及びその利用2013

    • 発明者名
      藤原伸介
    • 権利者名
      学校法人関西学院,マルカン酢株式会社
    • 産業財産権番号
      特願2013-041281
    • 出願年月日
      2013-03-04
  • [産業財産権] 目的遺伝子を欠損した酢酸菌の製造方法及びその利用2013

    • 発明者名
      藤原伸介
    • 権利者名
      学校法人関西学院,マルカン酢株式会社
    • 産業財産権番号
      特願2013-041280
    • 出願年月日
      2013-03-04

URL: 

公開日: 2014-07-16  

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