次世代DNAシークエンサーを駆使したシアノバクテリアの補色順化の多様性の解明

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25830130
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 広瀬 侑 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30616230)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 次世代シークエンサー / 補色順化 / シアノバクテリア / 光合成 / フィコビリソーム / フィコシアニン / フィコエリスリン / ゲノム

研究実績の概要

一部のシアノバクテリアは、緑色光と赤色光に応答して光合成のアンテナ色素タンパク質（フィコシアニンとフィコエリスリン）の組成を調節する能力を持ち、この現象は補色順化と呼ばれている。本研究は、シアノバクテリアの補色順化の分子機構の多様性を、次世代シークエンサーを用いて明らかにする事を目的とした。H25年度の解析で得られたゲノムデータを精査したところ、野外から採取したシアノバクテリアの一部に従属栄養細菌が混入していた。そのため、抗生物質によってシアノバクテリアのみを効率よく純化する手法を確立した。続いて、純化した株からゲノムDNAを抽出し、次世代シークエンサーMiSeqを用いてドラフトゲノム解析を実施した。補色順化の光センサーであるCcaS/CcaR遺伝子によって制御されるアンテナ遺伝子セットにバリエーションの存在を発見した。一方、別の光センサーであるRcaE/RcaF/RcaC遺伝子によって制御されるアンテナ遺伝子セットは高度に保存されていた。ドラフトゲノムを決定した種のうち、Geminocystis sp. NIES-3708およびGeminocystis sp. NIES-3709については完全ゲノム配列決定を行った(Hirose et al 2015a Genome annouc.; Hirose et al 2015b Genome annouc.)。これらの２種の補色順化能を低温蛍光スペクトル解析とRNA-Seq解析によって比較したところ、フィコエリスリンのリンカータンパク質であるCpeCおよびCpeEの調節が、補色順化に中心的な役割を果たしている事が明らかになった。奇妙な事にフィコシアニンのリンカータンパク質であるCpcCが両種には存在しなかった。今後のタンパク質レベルでの詳細な解析によって定説を覆すような知見が得られるかもしれない。

研究成果

• [雑誌論文] Complete genome sequence of cyanobacterium Geminocystis sp. NIES-3708, which performs type II complementary chromatic acclimation (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirose Y, Katayama M, Ohtsubo Y, Misawa N, Iioka E, Suda W, Oshima K, Hanaoka M, Tanaka K, Eki T, Ikeuchi M, Kikuchi Y, Ishida M, Hattori M.
  • 雑誌名: Genome Annoucements 巻: 3(2) e00357-15 ページ: 1-2
  • DOI: 10.1128/genomeA.00357-15.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Complete Genome Sequence of Cyanobacterium Geminocystis sp. Strain NIES-3709, Which Harbors a Phycoerythrin-Rich Phycobilisome (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirose Y, Katayama M, Ohtsubo Y, Misawa N, Iioka E, Suda W, Oshima K, Hanaoka M, Tanaka K, Eki T, Ikeuchi M, Kikuchi Y, Ishida M, Hattori M.
  • 雑誌名: Genome Annoucements 巻: 3(2) e00385-15 ページ: 1-2
  • DOI: 10.1128/genomeA.00385-15.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Complete Genome Sequence of Rhodovulum sulfidophilum DSM 2351, an Extracellular Nucleic Acid-Producing Bacterium (2015)
  • 著者名/発表者名: Nagao N, Hirose Y, Misawa N, Ohtsubo Y, Umekage S, Kikuchi Y.
  • 雑誌名: Genome Annoucements 巻: 3(2) e00388-15 ページ: 1-2
  • DOI: 10.1128/genomeA.00388-15.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Loss of cytochrome cM stimulates cyanobacterial heterotrophic growth in the dark (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiraide Y, Oshima K, Fujisawa T, Uesaka K, Hirose Y, Tsujimoto R, Yamamoto H, Okamoto S, Nakamura Y, Terauchi K, Omata T, Ihara K, Hattori M, Fujita Y.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiolosy 巻: 56(2) ページ: 334-45
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu165.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Draft Genome Sequence of the Ionic Liquid-Tolerant Bacterium Bacillus amyloliquefaciens CMW1 (2014)
  • 著者名/発表者名: Kurata A, Hirose Y, Misawa N, Hurunaka K, Kishimoto N.
  • 雑誌名: Genome Annoucements 巻: 2(5) e01051-14 ページ: 1-2
  • DOI: 10.1128/genomeA.01051-14.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Complete genome sequence of Enterococcus mundtii QU 25, an efficient L-(+)-lactic acid-producing bacterium (2014)
  • 著者名/発表者名: Shiwa Y, Yanase H, Hirose Y, Satomi S, Araya-Kojima T, Watanabe S, Zendo T, Chibazakura T, Shimizu-Kadota M, Yoshikawa H, Sonomoto K.
  • 雑誌名: DNA Research 巻: 21(4) ページ: 369-77
  • DOI: 10.1093/dnares/dsu003.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Geminocystis属シアノバクテリアに見られる補色応答能の違い (2015)
  • 著者名/発表者名: 広瀬侑、片山光徳、大坪嘉行、三澤直美、飯岡恵里香、須田亙、大島健志朗、華岡光正、田中寛、浴俊彦、池内昌彦、服部正平
  • 学会等名: 第9回日本ゲノム微生物学会年会
  • 発表場所: 神戸大学（六甲第二キャンパス）
  • 年月日: 2015-03-06 – 2015-03-08
• [学会発表] Analysis of light color response of cyanobacteria using next generation sequencer (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Hirose, N. Misawa, S. Wakazuki, E. Sakai and T. Eki
  • 学会等名: IRAGO conference 2015
  • 発表場所: 産業技術総合研究所（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2014-11-06 – 2014-11-07