植物プランクトンの新たな光利用：ロドプシンによるエネルギー生産機構の解明

浮游植物对光的新利用：阐明视紫红质的能量产生机制

• 批准号: 19J21582
• 负责人: 長谷川 万純
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J21582/
• 关键词: 植物プランクトン; ロドプシン; 光合成; 光エネルギー

本研究は、光合成を行い、重要な一次生産者として特に水圏生態系を支える植物プランクトンにおける、光合成とは異なる光利用機構であるロドプシンの機能の網羅的解析と、植物プランクトンがロドプシンを持つ生理的役割の解明を目的としている。本年度は、光合成を行う原核生物であるシアノバクテリアと、真核生物である褐虫藻由来のロドプシンの解析を試み、シアノバクテリア由来のロドプシンについて、大きな進展があった。本年度の実施内容は、以下の通りである。1.シアノバクテリア由来ロドプシンの系統解析：シアノバクテリアのゲノム、メタゲノムおよびメタゲノム配列から再構築されたゲノム情報からロドプシン遺伝子を探索し、複数のロドプシンに類似な配列を取得した。それらの配列の膜貫通性を予測し、ロドプシンの特徴である7回膜貫通の配列を選別した。これらの配列と機能既知ロドプシンの配列を用いて系統解析を行ったところ、シアノバクテリアに特異的な新規ロドプシンクレードを発見した。2.シアノバクテリア由来新規ロドプシンの機能解析および分光解析：発見した新規クレードに属するシアノバクテリア由来ロドプシンの機能を、異種発現解析とにより明らかにした。また、ロドプシンタンパク質を精製し、詳細な分光学的解析を行うことで、その利用波長や分光学的特性を明らかにした。3.シアノバクテリアの生息環境とロドプシンの関係の解明：シアノバクテリア由来ロドプシンの機能と利用波長、およびロドプシンをもつシアノバクテリアの生息環境の情報から、シアノバクテリアがロドプシンを持つ意義を微生物生態学的に考察した。

This study important な は, light line synthetic を い, a producer と し て に water sha-lu ecosystem with を え る plant プ ラ ン ク ト ン に お け る, photosynthetic と は different な る light using institutions で あ る ロ ド プ シ ン の function analytical と の snare, plant プ ラ ン ク ト ン が ロ ド プ シ ン を hold つ physiological service cut の interpret を purpose と し て い る. This year は line, light synthesis を う prokaryotes で あ る シ ア ノ バ ク テ リ ア と, eukaryotes で あ る worm in brown algae origin の ロ ド プ シ ン の parsing を み, シ ア ノ バ ク テ リ ア origin の ロ ド プ シ ン に つ い て, big き な progress が あ っ た. The content of the <s:1> implementation for this year is である, and the following である is the same as である. 1. シ ア ノ バ ク テ リ ア origin ロ ド プ シ ン の system analytic: シ ア ノ バ ク テ リ ア の ゲ ノ ム, メ タ ゲ ノ ム お よ び メ タ ゲ ノ ム match column か ら to construct さ れ た ゲ ノ ム intelligence か ら ロ ド プ シ ン heritage 伝 を explore し, plural の ロ ド プ シ ン に similar な match column を obtain し た. Youdaoplaceholder0 <s:1> the membrane permeability of the <s:1> configuration を is pretested for <s:1>, ロドプシ, <s:1> characteristics である for 7 rounds of membrane permeability <s:1> configuration を selection た た. こ れ ら の match column と function already know ロ ド プ シ ン の matched with column を い line analytical を っ て system た と こ ろ, シ ア ノ バ ク テ リ ア に specific な new rules ロ ド プ シ ン ク レ ー ド を 発 see し た. 2. シ ア ノ バ ク テ リ ア origin rules ロ ド プ シ ン の function analytical お よ び spectral resolution: see 発 し た new rules ク レ ー ド に genus す る シ ア ノ バ ク テ リ ア origin ロ ド プ シ ン の function を, heterogeneous 発 now parse と に よ り Ming ら か に し た. ま た, ロ ド プ シ ン タ ン パ ク を refined し, detailed な line of spectroscopy analytic を う こ と で, そ の using the characteristics of optical wavelength や points を Ming ら か に し た. 3. シ ア ノ バ ク テ リ ア の habitats と ロ ド プ シ ン の masato の interpret: シ ア ノ バ ク テ リ ア origin ロ ド プ シ ン と の function using wavelength, お よ び ロ ド プ シ ン を も つ シ ア ノ バ ク テ リ ア の habitats の intelligence か ら, シ ア ノ バ ク テ リ ア が ロ ド プ シ ン を hold つ meaning を に investigation of microbial ecology し た.

项目成果

海洋細菌が保有するロドプシンのアンテナ機構の検証

验证海洋细菌所拥有的视紫红质的天线机制

• 发表时间: 2021
• 作者: 藤原敬允;長谷川万純;吉澤晋
• 通讯作者: 吉澤晋

光合成微生物“シアノバクテリア”の新たな光エネルギー利用機構 ーシアノロドプシンの発見ー

光合微生物“蓝藻”的光能利用新机制-氰视紫红质的发现-

Evolution-inspired design of multicolored photoswitches from a single cyanobacteriochrome scaffold

• DOI: 10.1073/pnas.2004273117
• 发表时间: 2020-07-07
• 期刊: PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
• 影响因子: 11.1
• 作者: Fushimi, Keiji;Hasegawa, Masumi;Narikawa, Rei
• 通讯作者: Narikawa, Rei

褐虫藻の光利用：Symbiodiniaceae科褐虫藻ロドプシンの探索と機能解析

虫黄藻的光利用：虫黄藻科共生藻视紫红质的搜索和功能分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 長谷川万純;小島慧一;中尾新;西村陽介;須藤雄気;吉澤晋
• 通讯作者: 吉澤晋

シアノバクテリアの光合成とは異なる光利用:シアノロドプシンの発見

蓝藻中光的利用与光合作用不同：氰视紫红质的发现

• 发表时间: 2020
• 作者: 長谷川万純;保坂俊彰;小島慧一;西村陽介;中島 悠;染谷友美; 白水美香子;須藤雄気;吉澤晋
• 通讯作者: 吉澤晋