褐虫藻と造礁サンゴの細胞内共生における代替的電子伝達の生理機能

虫黄藻和造礁珊瑚细胞内共生中替代电子传递的生理学

• 批准号: 20J00105
• 负责人: 嶋川 銀河
• 金额: $ 3.33万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J00105/
• 关键词: 光合成; 共生; レドックス; サンゴ; 褐虫藻

本研究では、サンゴに共生する褐虫藻が有する酸素依存的な代替的電子伝達の分子的実体がFlavodiironタンパク質(FLV) であることを見出し、また褐虫藻独自のFLV遺伝子発現様式を発見した。まず3種のサンゴ共生藻 (褐虫藻) Symbiodinium, Cladocopium, DurusdiniumにおいてcDNAの配列解析を行った。結果として褐虫藻におけるFLVが、他の光合成生物が有する2種のFLV (FLV A/Bペア) の融合タンパク質としてコードされていることを明らかとした。その後、褐虫藻においてFLVが酸素依存的な代替的電子伝達に機能することを調べるため、酸素電極とクロロフィル蛍光測定器を同時に用いることで褐虫藻Cladocopiumの酸素光還元活性を非破壊的に測定するとともに、実際に褐虫藻が共生した造礁サンゴであるミドリイシ (Acropora) を用いて、P700酸化還元の非破壊測定を行った。これら２つの生理解析の実験結果はともに、サンゴに共生した褐虫藻においてFLVによる酸素依存的な代替的電子伝達がP700酸化に貢献している事を支持していた。褐虫藻のもつFLV遺伝子の進化的変遷を明らかにするため、系統解析を行った結果、褐虫藻のFLVが原始緑藻から水平伝播または一過的細胞内共生によって受け継がれていることが示唆された。さらに、実際に生体内で機能しているFLVの分子構造を調べるため褐虫藻のタンパク質を抽出し、免疫染色を行うことで、FLVが一度ポリペプチドとして発現した後、特異的な翻訳後切断によって分裂し、酸素還元に機能することを明らかにした。本研究で得られた成果は、日本植物生理学会年会のシンポジウム「植物レドックス生物学の最前線」において発表しており、また学術雑誌Photosynthesis Researchへ投稿済みである。

In this study, we found out the molecular structure of Flavodiiron (FLV), which is a kind of electron transfer molecule dependent on acid, and found out the expression pattern of FLV gene in brown algae alone. The cDNA sequence analysis of Symbidium, Cladocopium and Durusdium was performed. As a result, there are two kinds of FLV (FLV A/B) in the photosynthetic system. The acid dependent FLV can be used to replace the acid dependent FLV, and the acid dependent electrode can be used to replace the acid dependent FLV. The acid dependent FLV can be used to replace the acid dependent FLV. The acid dependent FLV can be used to replace the acid dependent FLV. The acid dependent FLV can be used to replace the acid dependent FLV. The results of this physiological analysis are supported by the contribution of FLV to P700 acidification. The evolution of FLV gene in brown algae was studied. The results of system analysis showed that FLV gene in brown algae was the original level of green algae. The intracellular symbiosis was studied. In addition, FLV's molecular structure is regulated in vivo, and its function in vivo is regulated. The protein of FLV is extracted from the algae. Immunostaining is carried out. FLV is once isolated and detected. The specific function of FLV is to split and reduce the acid. The results of this study were submitted to the annual meeting of the Japanese Society of Plant Physiology,"The Frontiers of Plant Biology".

项目成果

Revisiting cyclic electron flow in C4 plants

重新审视 C4 植物中的循环电子流

• 发表时间: 2020
• 作者: Pattara Leelaprute;CHINTHANET BODIN;Supatsara Wattanakriengkrai;Raula Gaikovina Kula;Pongchai Jaisri;Takashi Ishio;Satoshi Murata (Ed)（Chapter 3を野村が執筆・編集担当）;嶋川銀河
• 通讯作者: 嶋川銀河

Time-of-day-dependent responses of cyanobacterial cellular viability against oxidative stress.

• DOI: 10.1038/s41598-020-77141-8
• 发表时间: 2020-11-18
• 期刊: Scientific reports
• 影响因子: 4.6
• 作者: Tanaka K;Shimakawa G;Nakanishi S
• 通讯作者: Nakanishi S

Identification of the electron donor to flavodiiron proteins in Synechocystis sp. PCC 6803 by in vivo spectroscopy

• DOI: 10.1016/j.bbabio.2020.148256
• 发表时间: 2020-10-01
• 期刊: BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA-BIOENERGETICS
• 影响因子: 4.3
• 作者: Setif, Pierre;Shimakawa, Ginga;Miyake, Chikahiro
• 通讯作者: Miyake, Chikahiro

Changes in Photosynthetic Electron Transport during Leaf Senescence in Two Barley Varieties Grown in Contrasting Growth Regimes

不同生长条件下生长的两个大麦品种叶片衰老过程中光合电子传输的变化

• DOI: 10.1093/pcp/pcaa114
• 发表时间: 2020
• 期刊: Plant and Cell Physiology
• 影响因子: 4.9
• 作者: Shimakawa Ginga;Roach Thomas;Krieger-Liszkay Anja
• 通讯作者: Krieger-Liszkay Anja

Photoprotection mechanisms under different CO2 regimes during photosynthesis in a green alga Chlorella variabilis

绿藻小球藻光合作用过程中不同CO2条件下的光保护机制

• DOI: 10.1007/s11120-020-00757-4
• 发表时间: 2020
• 期刊: Photosynthesis Research
• 影响因子: 3.7
• 作者: Yoshifumi Ueno;Ginga Shimakawa;Shimpei Aikawa;Chikahiro Miyake;Seiji Akimoto
• 通讯作者: Seiji Akimoto