Reconsidering algal CO2-concentrating organelles from the perspective of liquid-liquid phase separation

从液-液相分离角度重新思考藻类CO2浓缩细胞器

• 批准号: 20H03073
• 负责人: 山野 隆志
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H03073/
• 关键词: 相分離; CO2濃縮機構; ピレノイド; 葉緑体; クラミドモナス

本研究の目的は、藻類が持つ液-液相分離(以下、相分離)するオルガネラをモデルとして、水圏環境の光合成の維持に関わるCO2濃縮機構を相分離の視点で捉え直すことである。これにより、動植物に共通した相分離オルガネラの形成・分裂の分子メカニズムを探る。具体的には、藻類の葉緑体内に多く見られる、CO2固定酵素Rubiscoが凝集した構造であるピレノイドについて、1) 相分離する性質を持つピレノイドの構成因子、2) ピレノイド構成因子の１細胞観察によるドロプレット内の分子の振る舞い、3) 相分離の状態が異常になったピレノイド変異株のスクリーニングによる、ピレノイドの消失・生成・数・分裂を制御する因子の同定、について明らかにする。昨年度は、2021年度に立ち上げたマイクロ流体デバイスを用いたピレノイド分裂の高解像度リアルタイム１細胞観察系を用いて、異なる環境条件（主にCO2濃度条件）におけるドロプレット内の分子の振る舞いを定量的に測定し、環境条件におけるドロップレットの性質の違いを明らかにした。また、2021年度に単離したピレノイド形成不全株の解析を進め、その結果を国内外の学会で発表するとともに、国際学術誌に報告した（Shimamura et al. 2023）。さらに、ピレノイドの数に注目し、その数が異常になった変異株の単離を進め、その解析結果について、プリンストンで開かれた国際会議で招待講演を行った。

这项研究的目的是重新考虑从相分离的角度从水生环境中维持光合作用的二氧化碳浓度机制，使用藻类作为液态液相分离的模型（以下称为相分离）。这将探讨植物和动物共有的分离细胞器的形成和分裂的分子机制。 Specifically, we will clarify the structure of pyrenoids, which are agglomerated by the CO2-fixed enzyme Rubisco, which is commonly found in algae chloroplasts, 1) constituent factors of pyrenoids with phase separation properties, 2) the behavior of molecules in droplets by observing one cell of pyrenoid constituent factors, and 3) identification of factors that regulate the disappearance,通过筛选相位分离状态异常的类拟南芥突变体的生产，数量和分裂。去年，我们使用高分辨率的，实时的，实时的单细胞观察系统，使用2021年启动的微流体设备来定量测量液滴（主要是CO2浓度条件）在液滴（主要是CO2浓度条件）中的行为，并揭示了环境条件下液滴特性的差异。此外，对2021年分离的类肾上腺素性发育不良的分析进行了分析，并在国内和国际学术会议上进行了结果，并向国际学术期刊报告（Shimamura等，2023年）。此外，我们着重于类似力类动物的数量，我们开始分离出异常数量的突变菌株，并在普林斯顿举行的国际会议上就分析结果进行了邀请的演讲。

项目成果

CO2濃縮機構を制御する緑藻クラミドモナスのWWドメイン含有タンパク質

绿藻衣藻中含有 WW 结构域的蛋白质，可控制 CO2 浓度机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 嶋村 大亮;安田 詢子;大垣 美萌;山原 洋佑;山野 隆志;福澤 秀哉
• 通讯作者: 福澤 秀哉

液-液相分離する緑藻ピレノイドの１細胞高解像度観察

进行液-液相分离的绿藻蛋白核的单细胞高分辨率观察

• 发表时间: 2022
• 作者: 山野 隆志;小峠 達大; 福澤 秀哉
• 通讯作者: 福澤 秀哉

液-液相分離する緑藻ピレノイドのCO2濃度変化における動態解析

绿藻蛋白核液-液相分离过程中CO2浓度变化的动态分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 小峠 達大;山野 隆志;福澤 秀哉
• 通讯作者: 福澤 秀哉

緑藻クラミドモナスのCO2濃縮機構を制御するCCM1/CBP1複合体の機能解析

绿藻衣藻中控制 CO2 浓度机制的 CCM1/CBP1 复合物的功能分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 安田 詢子;嶋村 大亮;山原 洋佑;山野 隆志;福澤 秀哉
• 通讯作者: 福澤 秀哉

緑藻クラミドモナスのCO2濃縮機構を制御するCCM1/CBP1複合体の機能

绿藻衣藻中控制 CO2 浓度机制的 CCM1/CBP1 复合物的功能

• 发表时间: 2022
• 作者: 安田 詢子;嶋村 大亮;大垣 美萌;山原 洋佑;中野 博文;山野 隆志;福澤 秀哉
• 通讯作者: 福澤 秀哉