クロロフィル蛍光を用いたシアノバクテリアの代謝系相互作用の定量的解析

光合成色素のクロロフィルが放出する蛍光は、光合成の状態を反映する。一方で、原核光合成生物のシアノバクテリアにおいては、全代謝経路はオルガネラに局在せず一つの細胞内に混在し相互に作用し得る状態にあるため、クロロフィル蛍光には光合成を通して他の代謝系の状態も反映される。本研究では前（平成27）年度に、シアノバクテリアSynechocystis sp. PCC 6803において、代謝系に直接的に関与する遺伝子のみならずタンパク質翻訳に関与する酵素をコードする遺伝子の破壊もクロロフィル蛍光挙動に反映されることを明らかにしている。これはタンパク質翻訳関連遺伝子の破壊株において光合成電子伝達鎖で光化学系Ⅰより下流が野生株よりも酸化的になっているためであることを、本（平成28）年度明らかにした。さらに、アミノ酸代謝に関わる複数の遺伝子の破壊株において、クロロフィル蛍光挙動がタンパク質翻訳関連遺伝子破壊株と同じ傾向を示すことを見出した。これらの結果から、タンパク質翻訳関連遺伝子の破壊により増加すると予想されるアミノ酸含有量がクロロフィル蛍光挙動に影響を与えていることが示唆される。これらの成果を、国内学会では第7回日本光合成学会年会、日本植物学会第80回大会、第58回日本植物生理学会年会において、国際会議ではFinnish-Japanese symposium 2016において報告した。また、本研究課題を通してこれまで明らかにしてきた代謝系間の相互作用やクロロフィル以外の色素の影響により生じる問題も内容に含めてクロロフィル蛍光測定手法について総説論文にまとめ、Photosynthesis Research誌に発表した。

光合成色素のクロロフィルが放出する蛍光は、光合成の状態を反映する。一方で、原核光合成生物のシアノバクテリアにおいては、全代謝経路はオルガネラに局在せず一つの細胞内に混在し相互に作用し得る状態にあるため、クロロフィル蛍光には光合成を通して他の代謝系の状態も反映される。本研究では前（平成27）年度に、シアノバクテリアSynechocystis sp. PCC 6803において、代謝系に直接的に関与する遺伝子のみならずタンパク質翻訳に関与する酵素をコードする遺伝子の破壊もクロロフィル蛍光挙動に反映されることを明らかにしている。これはタンパク質翻訳関連遺伝子の破壊株において光合成電子伝達鎖で光化学系Ⅰより下流が野生株よりも酸化的になっているためであることを、本（平成28）年度明らかにした。さらに、アミノ酸代謝に関わる複数の遺伝子の破壊株において、クロロフィル蛍光挙動がタンパク質翻訳関連遺伝子破壊株と同じ傾向を示すことを見出した。これらの結果から、タンパク質翻訳関連遺伝子の破壊により増加すると予想されるアミノ酸含有量がクロロフィル蛍光挙動に影響を与えていることが示唆される。これらの成果を、国内学会では第7回日本光合成学会年会、日本植物学会第80回大会、第58回日本植物生理学会年会において、国際会議ではFinnish-Japanese symposium 2016において報告した。また、本研究課題を通してこれまで明らかにしてきた代謝系間の相互作用やクロロフィル以外の色素の影響により生じる問題も内容に含めてクロロフィル蛍光測定手法について総説論文にまとめ、Photosynthesis Research誌に発表した。