光合成の進化の過程を実験室で再現する試み

尝试在实验室重现光合作用的进化过程

基本信息

  • 批准号:
    14654178
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.11万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Exploratory Research
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2002 至 2003
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

光合成生物は光合成色素の種類によって高次に分類されている。申請者は光合成色素合成の遺伝子を単離しその分子系統学的解析を行った。その結果,光合成色素合成の遺伝子の分子系統学的解析によって、植物の進化の道筋を明らかにできたが,新しい色素がどのように細胞内で機能を持つに至ったか、といった具体的な過程は全く不明であった。そこで申請者は、クロロフィルbという色素とその特異的結合タンパク質を持たないラン藻に、クロロフィルb合成遺伝子(CAO)を導入することで、光合成生物が進化の過程でクロロフィルbを初めて獲得した過程を再現した。その結果、ラン藻で合成されたクロロフィルbは、予想に反して既存の色素タンパク質に取り込まれ,光エネルギーを捕捉し,光合成に利用することが分かった。この結果を酸素発生型光化学系の誕生に応用するため,酸素非発生型光合成を行う光合成細菌のバクテリオクロロフィル結合型反応中心タンパク質(pshA)がクロロフィルaと結合することを調べるため,ラン藻に最も近いと予想されている光合成細菌であるH.mobilisから反応中心タンパク質pshAをPCRを用いて単離し,ラン藻Synechocystis sp.PCC6803に導入を試みたが、安定に発現する株は残念ながら得られなかった.一方、CAOを導入した場合、CP43'タンパク質にもクロロフィルbが取込まれることが明らかにされた.さらに,シロイヌナズナにプロクロロトリックスのCAOを導入したところ、中心集光装置にもクロロフィルbが取込まれることが明らかになった.これらの実験から,申請者は,1.進化の過程で新しい色素合成遺伝子を獲得し、2.合成された色素はそのアフィニティによって既存タンパク質に分配され,3.次に色素のタンパク質への分配機構を獲得し、新たな色素系が確立する、といったモデルを提唱した.
Photosynthetic organisms によって photosynthetic pigment class types によって higher-order に classification されて る る. The applicant 伝 the cultural heritage of the synthesis of photosynthetic pigments 伝 the を単 molecular phylogenetic analysis そ the molecular systematics analysis を line った. そ の as a result, the photosynthetic pigment synthesis の heritage 伝 son の molecular phylogeny of parsing に よ っ て, plant の evolution の way jin Ming ら を か に で き た が, new し い pigment が ど の よ う に で function in the cell を hold つ に to っ た か, と い っ た process は な く all unknown で あ っ た. そ こ で applicants は, ク ロ ロ フ ィ ル b と い う pigment と そ の specific combination タ ン パ ク qualitative を hold た な い ラ ン に, ク ロ ロ フ ィ ル b synthesis heritage 伝 child (CAO) を import す る こ と で, photosynthetic organisms が の evolution process で ク ロ ロ フ ィ ル b early を め て get し た を reappears し た. そ の results, ラ ン algal で synthetic さ れ た ク ロ ロ フ ィ ル は b, to want to に anti し て existing の pigment タ ン パ ク qualitative に take り 込 ま れ, light エ ネ ル ギ ー を capture し, photosynthetic に using す る こ と が points か っ た. こ の results を acid element type 発 raw light chemistry の born に 応 with す る た め, acid, not born 発 photosynthesis を line う photosynthetic bacteria の バ ク テ リ オ ク ロ ロ フ ィ ル inverse type 応 center タ ン パ ク mass (pshA) が ク ロ ロ フ ィ ル a と combining す る こ と を adjustable べ る た め, ラ ン algal に most も い nearly と to think さ れ て い る photosynthetic bacteria で あ る H. Mobilis means か ら anti 応 center タ ン パ ク qualitative pshA を PCR を with い て 単 し, ラ ン algal Synechocystis sp. PCC6803 に import を try み た が, stable に 発 now す る strains は remnants read aloud な が ら must ら れ な か っ た. Party, CAO を import し, CP43 'た occasions タ ン パ ク qualitative に も ク ロ ロ フ ィ ル b が take 込 ま れ る こ と が Ming ら か に さ れ た. さ ら に, シ ロ イ ヌ ナ ズ ナ に プ ロ ク ロ ロ ト リ ッ ク ス の CAO を import し た と こ ろ, center set optical device に も ク ロ ロ フ ィ ル b が take 込 ま れ る こ と が Ming ら か に な っ た. こ れ ら {" id ": 189481," text ":" <s:1> practical experience ら, applicant ら, 1. Evolutionary process の で new し い traces of pigment synthesis 伝 を get し, 2. Synthetic さ れ た pigment は そ の ア フ ィ ニ テ ィ に よ っ て existing タ ン パ ク qualitative に distribution さ れ, 3. Time に pigment の タ ン パ ク qualitative へ の assigned を し, new た な が pigment department establish す る, と い っ た モ デ ル を mention sing し た.

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Tanaka, R: "The Arabidopsis-accelerated cell death gene ACDI is involved in oxygenation of pheophorbide a : Inhibition of the pheophorbide a oxygenase activity does not lead to the "stay-green" phenotype in Arabidopsis"Plant Cell Physiol.. 44. 1266-1274 (
Tanaka, R:“拟南芥加速细胞死亡基因 ACDI 参与脱镁叶绿酸 a 的氧化:抑制脱镁叶绿酸 a 氧化酶活性不会导致拟南芥中的“保持绿色”表型”植物细胞生理学.. 44. 1266
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Tanaka, A: "光合成エネルギー捕捉装置の調節"J.Appl.Glycosci. 50. 507-508 (2003)
Tanaka, A:“光合能量捕获装置的调节”J.Appl.Glycosci。50. 507-508 (2003)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
田中 歩: "再現実験から光合成の進化を考える"遺伝. 56. 67-72 (2002)
Ayumu Tanaka:“考虑生殖实验中光合作用的进化”遗传学 56. 67-72 (2002)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
S.Satoh: "Chlorophyll b inhibits the formation of photosystem I trimer in Synechocystis sp. PCC6803"FEBS Lett.. 528. 235-240 (2002)
S.Satoh:“叶绿素 b 抑制集胞藻 PCC6803 中光系统 I 三聚体的形成”FEBS Lett.. 528. 235-240 (2002)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Duncan J, Bibby: "Exploring the ability of chlorophyll b to bind to the CP43' protein induced under iron deprivation in a mutant of Synechocystis PCC 6803 containin"FEBS Lett. 541. 171-175 (2003)
Duncan J, Bibby:“探索集胞藻 PCC 6803 突变体中缺铁诱导的叶绿素 b 与 CP43 蛋白结合的能力”FEBS Lett。
  • DOI:
  • 发表时间:
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    0
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  • 发表时间:
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    Grant-in-Aid for Exploratory Research
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    12874116
  • 财政年份:
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  • 资助金额:
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  • 批准号:
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  • 财政年份:
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  • 资助金额:
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  • 批准号:
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  • 财政年份:
    1983
  • 资助金额:
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