2016 Fiscal Year Annual Research Report
A new light energy flow model connecting from sunlight to marine ecosystem
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15H02800
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
吉澤 晋 東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (00553108)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 海洋生態 / 細菌 / ゲノム / ロドプシン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、近年明らかとなった “太陽光エネルギーを海洋生態系へ結ぶ新しいパスウェイ”である細菌型ロドプシンの地球規模でのエネルギー収支を追求するため、データベース上に爆発的なペースで蓄積し続ける機能未知ロドプシン遺伝子の光エネルギー利用機構および利用効率を、最新の情報科学技術および全遺伝子合成技術を駆使することで多角的に解明し、地球規模エネルギーフローを理解するうえで緊急に必要とされている“ロドプシンを基軸とする新しい光エネルギーフローモデルの構築”を最大の目的とする。
平成２８年度は、これまでの研究で確立した情報科学の手法を用いてデータベースから機能未知遺伝子の探索及び候補遺伝子の選抜を行い、それらの配列を全遺伝子合成し大腸菌に組み替え、異種発現することで機能解析や構造解析を実施した。その結果、これまでの研究で発見した海洋細菌の持つ光駆動型陰イオン輸送ロドプシンの立体構造解析に成功し、論文として報告した。立体構造を明らかにしたことで、今後ロドプシンを用いた応用研究にも発展させることが可能になる成果である。また海洋性真核微生物の持つ光駆動型陰イオンチャネルの詳細な発現条件の検討を行い大腸菌で発現させることに成功した。発現したロドプシンを用いて、その機能に重要だと考えられるアミノ酸の部位を決定し論文として報告した。その他にも、メタゲノムや細菌ゲノムデータから見出した複数の機能未知ロドプシンの機能解析を実施中である。
また、ロドプシンを持つ複数の海洋分離株のトランスクリプトーム解析を実施し現在解析中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
機能未知遺伝子としてデータベースに登録されていた複数のロドプシン遺伝子の機能解析が順調に進んでいる。昨年度、条件検討し発現量が大幅に向上したサンプルに関しては本年度中に論文として成果を報告できる予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究で機能解析が終了しているサンプルに関しては、今後精製したロドプシンタンパク質を用いて詳細な分光解析を実施することでその特性を明らかにする。またこれまでの研究で実施したメタゲノム解析から見出した機能未知ロドプシンの機能解析も実施する予定である。
複数の海洋分離株のトランスクリプトーム解析を実施することで、機能解明以外にも当該遺伝子の発現条件なども明らかにしたい。
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[Journal Article] Structural mechanism for light-driven transport by a new type of chloride ion pump, Nonlabens marinus rhodopsin-32016
Author(s)
Toshiaki Hosaka, Susumu Yoshizawa, Yu Nakajima, Noboru Ohsawa, Masakatsu Hato, Edward F. DeLong, Kazuhiro Kogure, Shigeyuki Yokoyama, Tomomi Kimura-Someya, Wataru Iwasaki and Mikako Shirouzu
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Journal Title
Journal of Biological Chemistry
Volume: 291
Pages: 17488-17495
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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