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2013 年度 実施状況報告書

藻類におけるカロテノイドを用いた化学分類と系統分類

研究課題

研究課題/領域番号 24570115
研究機関日本医科大学

研究代表者

高市 眞一  日本医科大学, 医学部, 准教授 (40150734)

キーワードカロテノイド / α-カロテン / 藻類 / 紅藻 / 灰色植物門 / クリプト植物門 / 化学分類 / 系統分類
研究概要

シアノバクテリアが一次共生したと考えられている紅色植物門は、最近の系統分類ではイデユコゴメ亜門と紅藻亜門に分けられ、紅藻亜門はさらにチノリモ綱、オオイシソウ綱、ベニミドロ綱、ロデラ藻綱、ウシケノリ綱、真正紅藻綱の6綱に分けられている。
単細胞性のイデユコゴメ亜門(イデユコゴメ綱)、チノリモ綱、ベニミドロ綱、ロデラ藻綱はβ-カロテンとゼアキサンチンのみを、オオイシソウ綱はこれらに加えてアンテラキサンチンをもっていた。一方、多細胞性のウシケノリ綱、真正紅藻綱は主成分のルテインに加えてα-カロテンとβ-カロテンとゼアキサンチンをもっていた。ただし、真正紅藻綱のサンゴモ目とオゴノリ目の一部の種はルテイン類をもたずにアンテラキサンチンをもっていた。
単細胞性の4綱ではリコペンがリコペン-β-シクラーゼによりβ-カロテンに、次いでβ-ヒドロキシラーゼによりゼアキサンチンに変化し、オオイシソウ綱ではさらにゼアキサンチン・エポキシダーゼによりアンテラキサンチンに変化すると考えられる。一方、多細胞性の2綱では上記に加えてさらに存在するリコペン-ε-シクラーゼによりリコペンからα-カロテンができ、ε-ヒドロキシラーゼによりルテインができると考えられる。系統分類と生合成酵素・経路について検討をしている。
近縁の灰色植物門はβ-カロテンとゼアキサンチンのみを、クリプト植物門はさらに三重結合を含むアロキサンチンなどを含むので、アセチレン合成酵素を持つが起源は不明である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

実験室のある基礎科学の建物が川崎市小杉町から武蔵野市境南町に3月に移転をした。引越のための荷造りや再設置に費やす時間を極力減らし、研究に割ける時間を確保しようと努力したが、移動すべき装置・設備や薬品・器具類が予想以上に多量にあり、1月から5月は実験をほとんどできない状態に陥った。そのために実験計画が予定より遅れてしまった。ただしその間に紅藻類のカロテノイド分布の原稿をまとめており、また共同研究者と今後の分析などの相談をしている。
研究の内容は「研究実績」に書いたように、紅藻植物門を中心にカロテノイドとクロロフィルを分析し、綱レベルでの系統分類と含有カロテノイドを基にした化学分類との関係がほぼ判明しつつある。また関連した共同研究を含めていくつかの論文と多数の学会発表をすることができた。

今後の研究の推進方策

紅藻植物門におけるα-カロテン・ルテインとアンテラキサンチンの分布を調べるために、系統分類と比較しながら分析例を増やす。単細胞性の4綱は代表的な種を既に分析したのでβ-カロテンとゼアキサンチンのみの存在は間違いないと思われる。多細胞性の1綱(オオイシソウ藻綱)と真正紅藻綱の中の2亜綱(サンゴモ亜科、マサゴシバリ亜科オゴノリ目)はさらにアンテラキサンチンをもっていた。特にマサゴシバリ亜科オゴノリ目におけるアンテラキサンチンの存在は系統分類と一致しない面もあるので、オゴノリ目と近縁目における分析種を増やすと共に、系統分類についても精査を試みる。多細胞性の1綱(ウシケノリ藻綱)と真正紅藻綱の大部分はα-カロテンとルテインも持っていることを確認する。

次年度の研究費の使用計画

実験室のある基礎科学の建物が川崎市小杉町から武蔵野市境南町に3月に移転をした。引越のための荷造りや再設置に費やす時間を極力減らし、研究に割ける時間を確保しようと努力したが、移動すべき装置・設備や薬品・器具類が予想以上に多量にあり、1月から5月は実験をほとんどできない状態に陥った。
移転に伴い20年以上使用していた学内共同利用の質量分析機を廃棄せざるをえなかったが、京都の(財)生産開発科学研究所にいる共同研究者が最近購入したLC-MSを借りることができそうである。ただし分離・分析条件を検討する必要があり、何度か京都へ行く必要が生じた。
移転に伴う実験の遅延を取り戻すように実験計画を練り直し、また科学研究費補助金の最終年度であるからどの様にまとめるか再検討をする。さらに今後この研究をどの様に発展させるかも共同研究者とのディスカッションの中から検討をしたい。
消耗品として藻類株の購入、HPLCカラムと関連消耗品、有機溶媒、薬品、ガラス器具などを予定している。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (15件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Identification of carotenoids from the extremely halophilic archaeon Haloarcula japonica2014

    • 著者名/発表者名
      Yatsunami R,Ando A, Yang Y, Takaichi S, Kohno M, Matsumura Y, Ikeda H, Fukui T, Nakasone K, Fujita N, Sekine M, Takashina T, Nakamura S
    • 雑誌名

      Frontiers Microbiol: Extreme Microbiol

      巻: 5 ページ: e100

    • DOI

      10.3389/fmicb.2014.00100

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The tillering phenotype of the rice plastid terminal oxidase (PTOX) loss-of-function mutant is associated with strigolactone deficiency2014

    • 著者名/発表者名
      Tamiru M, Abe A, Utsushi H, Yoshida K, Takagi H, Fujisaki K, Undan J, Rakshit S, Takaichi S, Jikumaru Y, Yokota T, Terry MJ, Terauchi R
    • 雑誌名

      New Phytologist

      巻: 204 ページ: 116-131

    • DOI

      10.1111/nph.12630

    • 査読あり
  • [雑誌論文] General methods for identification of carotenoids2014

    • 著者名/発表者名
      Takaichi S
    • 雑誌名

      Biotechnol Lett

      巻: 36 ページ: 1127-1128

    • DOI

      10.1007/s10529-014-1479-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Functional implication of β-carotene hydroxylase in soybean nodulation2013

    • 著者名/発表者名
      Kim Y, Kim S, Um J, Kim K, Choi S, Um B, Kang S, Kim J, Takaichi S, Song S, Lee C, Kim H, Kim KW, Nam KH, Lee S, Kim Y, Park H, Ha S, Verma DPS, Cheon C
    • 雑誌名

      Plant Physiol

      巻: 162 ページ: 1420-1433

    • DOI

      10.1104/pp.113.215020

    • 査読あり
  • [学会発表] Haloarcula japonicaのC50カロテノイド生合成機構の解析:c0507/c0506/c0507遺伝子クラスターの役割2014

    • 著者名/発表者名
      楊影、八波利恵、安藤藍、三横伸弘、高市真一、福居俊昭、中村聡
    • 学会等名
      日本農芸化学会2014年度大会
    • 発表場所
      川崎
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] 高度好塩性古細菌のC50カロテノイド生合成機構の解明:遺伝子破壊株の構築と精製カロテノイド分析2014

    • 著者名/発表者名
      八波利恵、楊影、安藤藍、三横伸弘、高市真一、福居俊昭、中村聡
    • 学会等名
      日本化学会第94春期年会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] シアノバクテリアの光阻害防御機構における熱放散の役割2014

    • 著者名/発表者名
      草間友里、井上修平、園池公毅、高市真一、西山佳孝
    • 学会等名
      第55回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      富山
    • 年月日
      20140318-20140320
  • [学会発表] 底生性渦鞭毛藻における生活形態依存的に生成される光合成色素の多様性とその機能2014

    • 著者名/発表者名
      山田規子、田中歩、高市真一、堀口健雄
    • 学会等名
      日本藻類学会第38回大会
    • 発表場所
      船橋
    • 年月日
      20140314-20140318
  • [学会発表] 紅藻のカロテノイド組成と生合成経路:カロテノイドと系統分類2013

    • 著者名/発表者名
      高市真一、横山亜紀子、内田博子、村上明男
    • 学会等名
      第27回カロテノイド研究談話会
    • 発表場所
      津
    • 年月日
      20131019-20131020
  • [学会発表] 高度好塩性古細菌Haloarcula japonicaに存在する2つのカロテノイド生合成経路2013

    • 著者名/発表者名
      八波利恵、安藤藍、楊影、高市真一、河野雅弘、松村有里子、福居俊昭、中村聡
    • 学会等名
      第27回カロテノイド研究談話会
    • 発表場所
      津
    • 年月日
      20131019-20131020
  • [学会発表] 2つのフィトエンデサチュラーゼが関与するHaloarcula japonicaカロテノイド生合成系2013

    • 著者名/発表者名
      楊影、八波利恵、安藤藍、高市真一、河野雅弘、松村有里子、福居俊昭、中村聡
    • 学会等名
      第7回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20130927-20130929
  • [学会発表] A highly specific synthetic metabolic pathway assembled from promiscuous enzymes2013

    • 著者名/発表者名
      Furubayashi M, Ikezumi M, Takaichi S, Maoka T, Saito K, Tobias AV, Umeno D
    • 学会等名
      Enzyme Engineering XXII: Emerging Topics in Enzyme Engineering
    • 発表場所
      Toyama, Japan
    • 年月日
      20130922-20130926
  • [学会発表] カロテノイドと抗酸化作用2013

    • 著者名/発表者名
      高市真一
    • 学会等名
      日本遺伝学会第85回大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      20130919-20130921
    • 招待講演
  • [学会発表] 紅色植物門のカロテノイド組成と生合成経路2013

    • 著者名/発表者名
      高市真一,横山亜紀子,内田博子,村上明男
    • 学会等名
      日本植物学会第77回大会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      20130913-20130915
  • [学会発表] Carotenoid composition including α-carotene of unusual cyanobacteria with unique chlorophylls: Acaryochloris (Chl a/d), Prochlorococcus (DV-Chl a/b), Prochlorothrix (Chl a/b) and Prochloron (Chl a/b)2013

    • 著者名/発表者名
      Takaichi S, Uchida H, Hirose E, Mochimaru M, Murakami A
    • 学会等名
      The 16th International Congress on Photosynthesis Research
    • 発表場所
      St. Louis, USA
    • 年月日
      20130811-20130816
  • [学会発表] Characterization of a novel gene LAP1 conserved in oxygenic phototrophs that involved in non-photochemical quenching2013

    • 著者名/発表者名
      Sato R, Takaichi S, Ohta H, Masuda S
    • 学会等名
      The 16th International Congress on Photosynthesis Research
    • 発表場所
      St. Louis, USA
    • 年月日
      20130811-20130816
  • [学会発表] Haloarcula japonicaのゲノム上に見出された2つのフィトエンデサチュラーゼ遺伝子ホモログの解析2013

    • 著者名/発表者名
      八波利恵、安藤藍、楊影、高市真一、河野雅弘、松村有里子、福居俊昭、仲宗根薫、高品知典、中村聡
    • 学会等名
      第26回日本Archaea研究会講演会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20130719-20130720
  • [学会発表] カロテノイドから見た光合成の進化2013

    • 著者名/発表者名
      高市真一
    • 学会等名
      第21回光合成セミナー
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20130706-30130707
  • [学会発表] Characterization of crtI homologs and antioxidant capacity of carotenoids from extremely halophilic archaeon Haloarcula japonica2013

    • 著者名/発表者名
      Yatsunami R, Ando A, Yang Y, Takaichi S, Kohno M, Matsubara Y, Fukui T, Nakasone K, Fujita N, Sekine M, Takashina T, Nakamura S
    • 学会等名
      2013 Halophiles Conference
    • 発表場所
      Storrs, USA
    • 年月日
      20130623-20130627
  • [図書] Photosynthesis Research for Food, Fuel and Future (Ed. by Kuang T, Lu C, Zhang L)2013

    • 著者名/発表者名
      Takaichi S, Murakami A, Mochimaru M
    • 総ページ数
      866
    • 出版者
      Springer & Zhejiang University Press

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公開日: 2015-05-28  

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