Global impact of marine secondary chloroplast estimated from the function of diatom pyrenoid.

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海洋性珪藻類の葉緑体ピレノイド構造・機能と地球生態系への影響を定量する分子モデルを羽状目Phaeodactylum　tricornutum（Pt）および中心目Thalassiosira pseudonana（Tp）を用いて構築した。①両珪藻のPyshellに相互作用する因子として6つ程度のタンパク質が質量分析により再現性良く検出された。このうち2つは未知天然変性タンパク質だった。一方、Bestおよびθ型炭酸脱水酵素（CA）の相互作用因子に有意な候補は見いだせていない。葉緑体包膜因子であるι型CAの相互作用タンパク質を新たに探索した結果、6つ程度のタンパク質が再現性良く検出され、このうち1つはやはり天然変性タンパク質であった。光アミノ酸架橋によるピレノイド因子探索では、新奇チャネルタンパクと考えられる因子が見つかった。②新奇チャネルタンパク質はGFPタギングにより葉緑体の一部に局在することが確認された。③CRISPR/Cas9により、TpBest1,2の同時破壊株およびTpPyshellの破壊株を取得した。また、PtBest1およびPtθCA1の破壊株を取得した。PtPyshellの破壊株は現在取得中である。PtθCA1およびTpPyshellの破壊株は、極端に無機炭素への親和性が低い光合成を示し、CCMがほぼ機能しないことが分かった。TpPyshell破壊株は液相分離は維持されるがピレノイドの構造は破壊されていた。PtBest1破壊株も高CO2生育野生株と同レベルの低親和性光合成を示した。④珪藻ピレノイドは中心を貫通するチラコイド膜をもち、Pyshellがその構造を形成する。このチラコイド膜がBestとθCAの働きで、CO2発生装置としてRubiscoにCO2を供給する分子モデルが完成しつつある。⑤Pyshellは世界の海で発現している重要因子であることが分かった。