2023 Fiscal Year Annual Research Report
光合成補助色素フコキサンチンの未知なる生合成系の解明とその誕生の謎を紐解く
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19H03274
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
神川 龍馬 京都大学, 農学研究科, 准教授 (40627634)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
原田 二朗 久留米大学, 医学部, 講師 (10373094)
宮下 英明 京都大学, 人間・環境学研究科, 教授 (50323746)
谷藤 吾朗 独立行政法人国立科学博物館, 動物研究部, 研究主幹 (70438480)
中山 卓郎 筑波大学, 計算科学研究センター, 助教 (70583508)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | フコキサンチン / ゲノム / トランスクリプトーム / 葉緑体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光合成性珪藻Nitzschia closteriumを無機栄養塩海水培地および有機物含有ATCC 1525培地で培養して比較トランスクリプトーム解析を行った結果を遺伝子レベルで精査した。その結果、有機物含有培地で発現量が低下していた遺伝子群に光化学系IIや集光アンテナタンパク質の遺伝子が含まれていることを確認したため、本培養系において、光化学系タンパク質量が減少していることを示唆した。さらに、クロロフィル合成に関わる遺伝子に加え、カロテノイドオキシゲナーゼやリコペンシクラーゼ遺伝子も含まれており、珪藻の色素合成の一部は転写レベルで制御されていることを示唆した。さらに機能未知の色素体標的タンパク質遺伝子も発現抑制を受けていることが確認された。色素を持たない非光合成性種ゲノムデータを用いて探索したところ、これらの遺伝子は検出されないことから、上記遺伝子の中には珪藻におけるカロテノイド合成に実際に関与している候補遺伝子が含まれている可能性が考えられる。
非光合成性珪藻ゲノムのより正確な遺伝子同定を進めるべく、Helixerによる遺伝子同定を試行した。しかし、本遺伝子同定法では、BUSCO値が50％程度しかcompletenessがなく、本手法が珪藻ゲノムには適さないことが示唆された。
フコキサンチン合成関連候補遺伝子およびそのパラログ遺伝子4つの3’末端にGFP遺伝子を付加した遺伝子をモデル珪藻細胞に導入した。確立した遺伝子導入株のGFP蛍光は色素体クロロフィル蛍光と共局在したことから全て色素体で機能すると考えられた。導入株のうち、有意にフコキサンチン量が増大したものは観察されなかったことから、遺伝子転写産物量の増加が最終的な色素量に直結しない可能性が示唆された。RNAiを用いた遺伝子発現抑制株の作出を試みたが、今回対象とした配列によって明確な色素の変化を示す株は作出されなかった。
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| Research Progress Status |
令和5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 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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