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2014 年度 実績報告書

プロテオロドプシンを通して海洋生態系に流れ込む太陽光エネルギーの定量化

研究課題

研究課題/領域番号 24681003
研究機関東京大学

研究代表者

吉澤 晋  東京大学, 大気海洋研究所, 講師 (00553108)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード生物海洋 / ロドプシン / 海洋細菌 / 物質循環 / 微生物ゲノム
研究実績の概要

平成26年度は、これまでの研究で決定したゲノムデータおよびデータベース上にあるゲノムデータを用いて、以下の3つの課題を実施した。
1. PRとゲノム上で常にセットで存在する光利用遺伝子の探索: PRを持つ細菌の太陽光利用生態の詳細な理解には、光センサーなどのPR以外の光利用遺伝子の役割解明も重要だと考えられる。本年度は、細菌ゲノム上にPR遺伝子と常にセットで存在する光利用遺伝子の存在の有無を明らかにするため、大規模比較ゲノム解析を実施した。その結果、PR保持細菌に特徴的な光利用遺伝子を複数見つけることに成功した。
2. 機能未知ロドプシンの機能解析: 分離株のゲノムシーケンスを行なった結果、ゲノム上に3つのロドプシン遺伝子を持つ株が見つかり、各ロドプシンの機能解析を行なった結果、光駆動型H+輸送ロドプシン(PR)、二つ目は光駆動型Na+輸送ロドプシン(NaR)、三つ目は光駆動型Cl-輸送ロドプシン(ClRと命名)であることを示した。海洋細菌からCl-輸送するロドプシンが見つかったのは初であり、今後ClRの生理的役割解明が急がれる。この成果から、研究当初に想定していた以上に海洋細菌による光エネルギー利用機構が多様であることが示された。
3. 光照射がロドプシン保持細菌の遺伝子発現に与える影響の評価: これまでの研究で明らかにした、NaRおよびClR遺伝子の発現条件はまだ全く分かっていない。そこで、光照射がロドプシン遺伝子発現に与える影響の解析に、当初計画していたPR遺伝子を持つ海洋細菌の他に、NaRやClR遺伝子を持つ細菌株も用いた。本年度はこれらの菌株を用いた予備実験を実施し光照射で増殖に違いのでる培養条件を見出した。今後は、見出した培養条件をもとに網羅的mRNA解析(トランスクリプトーム)を実施し、各ロドプシンの生理的役割解明の手がかりとしたい。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Pelagitalea pacifica gen. nov., sp. nov., a New Marine Bacterium Isolated from Seawater2015

    • 著者名/発表者名
      Hyunsang Lee, Susumu Yoshizawa, Kazuhiro Kogure, Hyun Soo Kim and Jaewoo Yoon
    • 雑誌名

      Current Microbiology

      巻: 70 ページ: 514-519

    • DOI

      10.1007/s00284-014-0750-1

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Complete Genome Sequence of Winogradskyella sp. PG-2, a Proteorhodopsin-Containing Marine Flavobacterium2014

    • 著者名/発表者名
      Yohei Kumagai, Susumu Yoshizawa, Kenshiro Oshima, Masahira Hattori, Wataru Iwasaki, and Kazuhiro Kogure
    • 雑誌名

      Genome announcements

      巻: 2 ページ: e00490-14

    • DOI

      10.1128/genomeA.00490-1

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Functional characterization of flavobacteria rhodopsins reveals a unique class of light-driven chloride pump in bacteria2014

    • 著者名/発表者名
      Susumu Yoshizawa, Yohei Kumagai, Hana Kim, Yoshitoshi Ogura, Tetsuya Hayashi, Wataru Iwasaki, Edward F. DeLong and Kazuhiro Kogure
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      巻: 111 ページ: 6732-6737

    • DOI

      10.1073/pnas.1403051111

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Functional diversification in bacterial rhodopsins: a new class of light-driven Cl- pumps in marine flavobacteria2015

    • 著者名/発表者名
      Susumu Yoshizawa, Yohei Kumagai, Hana Kim, Yoshitoshi Ogura, Tetsuya Hayashi, Wataru Iwasaki, Edward F. DeLong and Kazuhiro Kogure
    • 学会等名
      International Symposium on Genome Science 2015 "Expanding Frontiers of Genome Science II"
    • 発表場所
      一橋講堂, 東京
    • 年月日
      2015-01-20 – 2015-01-21
  • [学会発表] ゲノム解析が切り開く微生物の新しい光エネルギー機構2014

    • 著者名/発表者名
      吉澤晋
    • 学会等名
      次世代ゲノム科学の最前線, 文部科学省科学研究費新学術領域研究「ゲノム支援」公開シンポジウム
    • 発表場所
      東京国際フォーラム. 東京
    • 年月日
      2014-12-12
    • 招待講演
  • [学会発表] Light-driven transmembrane H +, Na+ and Cl- pumping is mediated by three different rhodopsins in a marine flavobacterium2014

    • 著者名/発表者名
      Susumu Yoshizawa, Yohei Kumagai, Hana Kim, Yoshitoshi Ogura, Tetsuya Hayashi, Wataru Iwasaki, Edward F. DeLong, and Kazuhiro Kogure
    • 学会等名
      環境微生物系学会合同大会2014
    • 発表場所
      浜松アクトシティコングレスセンター.浜松
    • 年月日
      2014-10-21 – 2014-10-24
  • [学会発表] 大規模比較ゲノム解析が明らかにする、プロテオロドプシンを持つ海洋細菌のゲノム進化2014

    • 著者名/発表者名
      熊谷洋平,吉澤晋,福永津嵩,渡辺麻衣,池内昌彦,小椋義俊,林哲也,木暮一啓,岩崎渉
    • 学会等名
      環境微生物系学会合同大会2014
    • 発表場所
      浜松アクトシティコングレスセンター.浜松
    • 年月日
      2014-10-21 – 2014-10-24
  • [学会発表] 青色光を吸収するプロテオロドプシンの結晶構造解析2014

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Hosaka, Susumu Yoshizawa, Tomomi Kimura-Someya, Rojan Shrestha, Muhammad Muddassar, Kam Y. J. Zhang, Masakatsu Hato, Kazuhiro Kogure, Wataru Iwasaki, Mikako Shirouzu, and Shigeyuki Yokoyama
    • 学会等名
      第87回日本生化学会大会
    • 発表場所
      国立京都国際会館,京都
    • 年月日
      2014-10-15 – 2014-10-18
  • [学会発表] 比較ゲノム解析によるプロテオロドプシン及びレチナール合成系の進化史の解明2014

    • 著者名/発表者名
      熊谷洋平,吉澤晋,木暮一啓,岩崎渉
    • 学会等名
      NGS現場の会第三回研究会
    • 発表場所
      神戸国際会議場. 神戸
    • 年月日
      2014-09-04 – 2014-09-05
  • [学会発表] Gains and losses of proteorhodopsin genes affect genomic evolution2014

    • 著者名/発表者名
      Yohei Kumagai, Susumu Yoshizawa, Tsukasa Fukunaga, Yoshitoshi Ogura, Tetsuya Hayashi, Edward F. DeLong, Kazuhiro Kogure, Wataru Iwasaki
    • 学会等名
      15th International Society for Microbial Ecology
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-29
  • [学会発表] A light-induced sodium ion pumping rhodopsin in marine flavobacteria2014

    • 著者名/発表者名
      Susumu Yoshizawa, Kazuhiro Kogure and Edward F. DeLong
    • 学会等名
      114th ASM (American society for microbiology) general meeting
    • 発表場所
      Boston, Massachusetts, USA
    • 年月日
      2014-05-17 – 2014-05-20
  • [備考] 海洋細菌で見つけた新しい光エネルギー利用機構 -塩化物イオンを輸送するポンプの発見-

    • URL

      http://www.aori.u-tokyo.ac.jp/research/news/2014/20140408.html

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公開日: 2016-06-01  

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