シアノバクテリアにおける酸素発生系の獲得と安定化の機構解明

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15370021
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 三室 守 京都大学, 地球環境学堂, 教授 (40142004)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 土屋 徹 京都大学, 地球環境学堂, 助手 (20362569)
• Keywords: シアノバクテリア / 酸素発生系 / 形質転換体 / ゲノム情報

Research Abstract

シアノバクテリアGloeobacter violaceus PCC 7421について、光合成酸素発生系の起源を探るため、形質転換系を作成することを目的とし、研究を進めた。
(1)細胞が凝集しやすいという性質を示すため、大量培養システムを構築することは困難で、小規模培養を多数準備することで解決した。
(2)酸素発生活性は他のシアノバクテリアと変わりなく高いが、未知の原因で強光下での生育が悪かった。その解決方法を探る事によって光化学系IIの性質を解析している。
(3)かずさDNA研究所との共同研究によって、全遺伝子情報を解読し、論文発表した。これに基づいて実験計画を策定した。
(4)遺伝子導入された形質転換体の選抜を行うために、Gloeobacterの抗生物質耐性を調べた。その結果、ストレプトマイシン、スペクチノマイシンなど、他の細菌でよく用いられている抗生物質に対して、Gloeobacterは感受性であることがわかった。
(5)ゲノム解析の結果、Gloeobacterには内在性のプラスミドは存在しないことが明らかとなった。そのため、大腸菌とGloeobacterの2つの複製起点をもったシャトルベクターは作製できない。そこで、多くのグラム陰性細菌といくつかのSynechocystisとSynechococcus内で保持される広宿主域プラスミドを実験に用いた。今後は導入候補遺伝子を強発現させるプラスミドを作製し並行してそれらの導入も試みる。
(6)定法に従い、エレクトロポレーション法でプラスミドの導入を試みているが、現時点では薬剤耐性を示す形質転換体は得られていない。今後は大腸菌などを介した、接合法による導入も検討してゆく。
(7)酸素発生系は呼吸系との電子伝達反応レベルでの競合が大きく、他のシアノバクテリアとはかなり異なった性質を示した。この点を含め、生理学的な解析を進めている。

Research Products

• [Publications] M.Akiyama他5名: "Stoichiometry of chlorophyll d'PS I and chlorophyll a/PS 2 in a chlorophll d-dominated cyanobacterium Acaryochloris marina"Journal of Phycology. (in press). (2004)
• [Publications] Y.Nakamura他17名: "Complete genome structure of Gloeobacter violaceus sp.PCC 7421, a cyanobacterium that lacks thylakoids"DNA Research. 10. 137-145 (2003)
• [Publications] Y.Nakamura他17名: "Complete genome structure of Gloeobacter violaceus sp.PCC 7421, a cyanobacterium that lacks thylakoids"DNA Research. 10. 181-201 (2003)
• [Publications] M.Mimuro他8名: "Identification of the primary electron donor in PS II of the Chl d-dominated cyanobacterium Acaryochloris marina"FEBS Letters. 556. 95-98 (2004)
• [Publications] A.Murakami他4名: "Chlorophyll d in an epiphytic cyanobacterium of red algae"Science. 303. 1633 (2004)
• [Publications] M.Mimuro, A.Tanaka: "The in vivo and in vitro reconstitution of pigment-protein complexes, and its implication in acquiring a new system"Photosynthesis Research. (in press). (2004)
• [Publications] 三室 守, 秋本誠志, 山崎 巌: "ピコ秒領域時間分解蛍光スペクトル法の応用による光合成アンテナ系でのエネルギー転移過程の解析"レーザー研究. 31. 212-218 (2003)
• [Publications] 秋本誠志, 山崎 巌, 三室 守: "光合成系カロチノイドの励起緩和ダイナミクス"レーザー研究. 31. 207-211 (2003)
• [Publications] M.Mimuro, H.Kikuchi(分担執筆): "Light-harvesting Antennas in Photosynthesis"Kluwer Academic Publishers, The Netherlands. 513(281-306) (2003)
• [Publications] M.Mimuro, S.Akimoto(分担執筆): "Photosynthesis in Algae"Kluwer Academic Publishers, The Netherlands. 479(335-349) (2003)