ラマン散乱分光計測と顕微操作系による多細胞性シアノバクテリアの形態形成原理の解析

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研究代表者は、785 nmの励起レーザーを使用し、多細胞性シアノバクテリア Anabaena. sp. PCC 7120（以下、Anabaena）の栄養細胞とヘテロシストからラマンスペクトルを計測した。これらのスペクトルには、クロロフィルa、βカロテン、フィコシアニン、アロフィコシアニンに帰属されるラマンバンドが含まれていた。本年度、15個の栄養細胞とヘテロシストを無作為に選び出し、そのラマンスペクトルを1細胞ずつ比較した。まず、βカロテンの発現量は、栄養細胞とヘテロシストの間で有意な変化が見られず、βカロテンはヘテロシストに分化した後に分解されないことを明らかにした。一方、その他の3つの色素は、栄養細胞とヘテロシストの間で有意な差が見られ、いずれもヘテロシストで発現量が減少した。特に、分化後のフィコシアニンとアロフィコシアニンの発現量の変化は、クロロフィルaより顕著だった。これは、クロロフィルaが光化学系ⅠとⅡに含まれるのに対し、フィコシアニンとアロフィコシアニンは光化学系Ⅱのみに含まれるためと考察された。ヘテロシストでは、光化学系Ⅱが分解されることが既に知られており、それを支持する結果となった。さらに、これら4つの光合成色素の発現量の相関を栄養細胞で解析したところ、βカロテンと他3つの光合成色素の間に相関は見られなかった。一方、クロロフィルaとフィコシアニン、アロフィコシアニンの間に、それぞれ弱い正の相関がみられた。これは、クロロフィルaの一部が光化学系Ⅱに含まれているためと考察された。最後に、フィコシアニンとアロフィコシアニンの発現量の間に、強い相関がみられた。これは、前述の通り、両者が光化学系Ⅱでフィコビリソーム複合体を形成するためと考察された。以上の解析結果をまとめ、Biochemistry and Biophysics Reports誌に発表した。