2018 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular Basis of light-dependent signal transduction in cells
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16H03280
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
増田 真二 東京工業大学, バイオ研究基盤支援総合センター, 准教授 (30373369)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
塚谷 祐介 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋生命理工学研究開発センター, 研究員 (10421843)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 光受容体 / シグナル伝達 / BLUF / シアノバクテリア / 紅色細菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、申請者らが光合成細菌より発見した光受容体BLUFタンパク質の解析を深化させ、細胞が外界の環境変化に応じて駆動する細胞内シグナル伝達の分子メカニズムを、分子から個体レベルまで階層を跨いで包括的に理解することを目標として研究を行なった。また、得られた結果を基に、任意の形質を光制御する「光遺伝学」に資する情報を得ることも目標とした。具体的には、１）分光学的解析サブチーム、２）遺伝学・生化学的解析サブチーム、３）生理学的解析サブチーム、の３つの小グループを形成し、お互いの結果を反映し合い相乗効果を狙いつつ研究を進めた。具体的な成果を以下に記す。
分光学的解析サブチーム：紅色細菌のBLUF光受容体PapBとシアノバクテリアのBLUF光受容体PixDの解析を行い、PixDとPapBは共に光照射直後にラジカルを形成することがわかった。しかしその時定数には若干の違いが存在すると考えられた。
遺伝学・生化学的解析サブチーム：FLAGタグを融合したPixDを発現するシアノバクテリア株を作成し、その免疫電子顕微鏡観察から、PixDは細胞内のチラコイド膜もしくは包膜の一点に局在することを明らかにした。また細胞内における会合状態をBlue-native PAGEとウエスタンブロッティング解析によりしらべ、暗所では10量体、光照射条件下ではダイマーにコンフォメーションを変化させることを明らかにした。また酵母ツーハイブリッドの実験から、PixDの下流で機能するPixEは線毛伸長に関わるPilBと相互作用することがわかった。
生理学的解析サブチーム：PixD, PixE, PilBの各種変異体および多重変異体を作成し、その光走性を詳細に解析した。遺伝学的解析結果と合わせ、PixDの光励起によりPixEがフリーとなり、PilBと相互作用することで線毛の伸長制御を行うとするモデルを提唱することができた。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Significance of PGR5-dependent cyclic electron flow for optimizing the rate of ATP synthesis and consumption in Arabidopsis chloroplasts2019
Author(s)
Sato, S., Kawashima, R., Trinh, M.D.L., Nakano, M., Nagai, T. and Masuda, S.
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Journal Title
Photosynthesis Res.
Volume: 139
Pages: 359-365
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Nitrite-reducing ability is related to growth inhibition by nitrite in Rhodobacter sphaeroides f. sp. denitrificans2018
Author(s)
Shimizu, T., Horiguchi, K., Hatanaka, Y., Masuda, S., Shimada, K, Matsuura, K. and Haruta, S..
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Journal Title
Biosci Biotechnol Biochem.
Volume: 82
Pages: 148-151
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Persulfide-responsive transcriptional repressor SqrR regulates sulfide-dependent photosynthesis2018
Author(s)
Shimizu, T., Shen, J, Fang, M., Zhang, Y., Hori, K., Trinidad, J.C., Bauer, C.E., Giedroc, D.P. and Masuda, S.
Organizer
18th International Symposium of Phototrophic Prokaryotes
Int'l Joint Research
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[Presentation] Intracellular signaling by PixD and PixE controlling phototaxis in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC68032018
Author(s)
Nakamura, H., Jakob, A., Ren, S, Sugimoto, Y., Wilde, A. and Masuda, S.
Organizer
18th International Symposium of Phototrophic Prokaryotes
Int'l Joint Research
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[Presentation] Glycolipid and chlorophyll a biosynthesis are required for heterologous assembly of the type-I photochemical reaction center in purple bacteria2018
Author(s)
Tsukatani, Y., Sugimoto, S., Azai, C., Harada, J., Mizoguchi, T., Tamiaki, H. and Masuda, S.
Organizer
18th International Symposium of Phototrophic Prokaryotes
Int'l Joint Research
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