“光によらない”葉緑体の炭酸同化能力と進化的原動力を紐解く

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非光合成にも関わらず炭酸同化を行い無機培地で増殖する真核生物を見出したことから、その背後にある分子機構を解明する。安定同位体を用いたトレーサー実験により１）詳細な培養実験と透過型電子顕微鏡、超高解像度二次イオン質量分析機による炭酸同化物の細胞内局在・動態解析、２）同位体メタロボーム解析を行い、炭酸同化物の位置情報と代謝物の情報を組み合わせ、炭酸同化の代謝経路を明らかにする。加えて、３）全遺伝子発現解析、近縁種との比較ゲノム解析により、上記代謝経路の遺伝的背景を補強し、未知の有機物合成経路を生み出した進化多様性原動力の推定を行う。前年度までに，ゲノム・全遺伝子配列の取得と詳細な培養実験，細胞バルクでの13Cトレーサー検出を行い、また超高解像度二次イオン質量分析(nanoSIMS)、同位体メタロボーム解析の方法論を確立した。R4年度はnanoSIMS解析で，単一細胞内での13Cの局在性を確認した。同位体メタロボーム解析では，当初予定していたキャピラリ電気泳動(CE)+質量選択検出(MS)に加え、化合物検出における網羅性は低いがより感度の高い液体クロマトグラフィー(LC)+ 質量選択検出(MS)での解析を加え、炭酸同化反応における中間生成物から１３Cトレーサーを検出した。また、それら中間生成物を触媒する酵素タンパク質群を全遺伝子発現解析データから精査し、それらの細胞内での局在を予測した。