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2020 年度 実績報告書

光合成明反応系を守るシアノバクテリア2成分制御系ネットワーク

公募研究

研究領域新光合成:光エネルギー変換システムの再最適化
研究課題/領域番号 19H04720
研究機関東京工業大学

研究代表者

田中 寛  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (60222113)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワードストレス応答 / シアノバクテリア / 2成分制御系 / ヒスチジンキナーゼ / リン酸化 / 熱ショック応答 / 光合成明反応 / 光化学系
研究実績の概要

酸素発生型の光合成を行うシアノバクテリアにおいても、光や温度などへの環境応答には2成分制御系が重要であり、特にNblS、Hik2、Hik34の3種センサーキナーゼはシアノバクテリアや葉緑体に高度に保存され、光合成明反応系との関連が示唆されてきた。本研究ではS. elongatusを材料とし、Hik2およびHik34からシグナル下流Rre1へのシグナル伝達について解析を行なった。細胞を熱ショックに晒すと多くの熱ショックタンパク質の発現が誘導されるが、これは転写因子Rre1のリン酸化に依存して起こる。以前のin vitro解析から、このRre1リン酸化はHik2に依存すると考えられてきたが、Hik34を欠損させた株ではこの熱ショック時のRre1リン酸化が低下することから、Rre1依存の熱ショック応答はHik34に依存するものと考えていた。しかし、Hik34欠損株は増殖が悪く、そこから増殖の回復を指標に単離されたサプレッサー変異株では、熱ショック応答が完全に回復することを見出した。このため、熱ショックのセンシングはHik2に依存したものであると考えられる。最近、他グループの解析によりHik2には[3Fe-4S]クラスターが結合しており、プラストキノン(PQ)の酸化還元状態によりキナーゼ活性が調節されるモデルが提唱されている。実際、Rre1のリン酸化はDBMIBにより活性化されるがDCMUでは活性化されず、Hik2がPQの還元に応答してRre1をリン酸化するモデルが示唆された。熱ショック時のHik2活性化とPQ還元時のHik2活性化の関係性は現在検討中であるが、熱ショック時にPQが急速に還元される証拠は得られていない。現在、Hik2[3Fe-4S]の酸化還元状態がPQの状態に応じて変化し、還元されたHik2のみが熱ショックで活性化されるという2ステップモデルを考察している。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] The Circadian Rhythm Regulator RpaA Modulates Photosynthetic Electron Transport and Alters the Preferable Temperature Range for Growth in a Cyanobacterium2021

    • 著者名/発表者名
      Hazuki Hasegawa, Tatsuhiro Tsurumaki, Sousuke Imamura, Kintake Sonoike and Kan Tanaka
    • 雑誌名

      FEBS Letters

      巻: published online ページ: -

    • DOI

      10.1002/1873-3468.14075

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Establishment of a firefly luciferase reporter assay system in the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae2021

    • 著者名/発表者名
      Baifeng Zhou, Sota Takahashi, Tokiaki Takemura, Kan Tanaka and Sousuke Imamura
    • 雑誌名

      Journal of General and Applied Microbiology

      巻: 67 ページ: 42-46

    • DOI

      10.2323/jgam.2020.02.003

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Proteomic analysis of haem-binding protein from Arabidopsis thaliana and Cyanidioschyzon merolae2020

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Shimizu, Rintaro Yasuda, Yui Mukai, Ryo Tanoue, Tomohiro Shimada, Sousuke Imamura, Kan Tanaka, Satoru Watanabe and Tatsuru Masuda
    • 雑誌名

      Philosophical Transactions of the Royal Society B

      巻: 375 ページ: 20190488

    • DOI

      10.1098/rstb.2019.0488

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ESCRT machinery mediates cytokinetic abscission in the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae2020

    • 著者名/発表者名
      Fumi Yagisawa, Takayuki Fujiwara, Tokiaki Takemura, Yuki Kobayashi, Nobuko Sumiya, Shin-ya Miyagishima, Soichi Nakamura, Yuuta Imoto, Osami Misumi, Kan Tanaka, Haruko Kuroiwa and Tsuneyoshi Kuroiwa
    • 雑誌名

      Frontiers in Cell and Developmental Biology

      巻: 8 ページ: 169

    • DOI

      10.3389/fcell.2020.00169

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] シアノバクテリアにおいて時計制御因子RpaAが光合成電子伝達制御を介して増殖至適温度を制御する2021

    • 著者名/発表者名
      長谷川葉月、鶴巻達大、今村壮輔、園池公毅、田中寛
    • 学会等名
      第62回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] シアノバクテリアと紅藻葉緑体に保存された二成分制御系による多様な光強度変化に際した転写制御2021

    • 著者名/発表者名
      安田 暉、伊南 大地、今村 壮輔、田中 寛、華岡 光正
    • 学会等名
      第62回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] シアノバクテリアヒスチジンキナーゼNblSは進化の過程で消失したPSII結合型センサーである2021

    • 著者名/発表者名
      鶴巻 達大、田中 寛
    • 学会等名
      第62回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] 原始紅藻における光シグナル伝達に関わるE3ユビキチンリガーゼCul4複合体の解析2021

    • 著者名/発表者名
      小林 勇気、北川 美也子、吉川 瞳子、大原 ひかる、華岡 光正、今村 壮輔、田中 寛
    • 学会等名
      第62回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] 単細胞紅藻シゾンにおける窒素欠乏応答転写因子 MYB1 の活性化調節機構2021

    • 著者名/発表者名
      Zhou Baifeng、島 弘季、五十嵐 和彦、田中 寛、今村 壮輔
    • 学会等名
      第62回日本植物生理学会年会

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公開日: 2021-12-27  

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