ロドプシン保有細菌の＂ハイブリッド・ソーラー自動車仮説＂の証明

携带视紫质的细菌的“混合太阳能车辆假说”的证明

基本信息

批准号：
15J07201
负责人：
中島悠
金额：
$ 1.09万
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：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J07201/
关键词：
ロドプシン海洋細菌トランスクリプトーム解析微生物生態学

项目摘要

当該研究年度はロドプシンを複数持つ細菌において、ロドプシンが光条件、塩分、増殖期ごとにどの程度発現するのか比較トランスクリプトーム解析により明らかにし、作業仮説の証明を試みた。作業仮説では、ロドプシンが働く条件下では呼吸活性が低下し、プロトン勾配の形成を一部肩代わりできるとしているため、トランスクリプトーム解析では、ロドプシンと呼吸鎖関連遺伝子、各種トランスポーター遺伝子の相関解析を行った。その結果、ロドプシンを細胞内に3つ保有する細菌においては、H+を排出するPRとNa+を排出するNaRの発現パターンが似通っており、Cl-を取り込むClRの発現パターンはPRやNaRとは異なっていることが明らかとなった。発現に影響する要素としては、塩分が最も大きく、次いで光条件、培養日数ということも示唆され、これまで全くわかっていなかった、NaRやClRの発現条件を明らかにする上で重要な知見が得られた。3つのロドプシンとその他の遺伝子間における相関解析の結果、PRやNaRはリボソームタンパク質やTCA回路関連遺伝子、脂肪酸合成系の遺伝子などと高い相関を示した。一方、ClRはストレス応答遺伝子や、活性酸素除去タンパクなどと相関が高く、低発現であることも踏まえると、PRやNaRの発現のみでは膜電位形成が不十分な（ストレス）条件下において補助的な役割を担うのではないかと考えられる。作業仮説は「ロドプシンが働く際は呼吸によるプロトン勾配形成の負担を一部肩代わりする」というものであるが、発現の相関からは、PRやNaRと呼吸鎖関連の遺伝子は正の相関を示しており、貧栄養条件では、呼吸鎖もロドプシンも両方とも発現させる必要がある可能性が示唆された。今後、富栄養培地の結果も踏まえて考察する必要がある。

在研究年中，我们试图通过比较转录组分析在每个光条件，盐度和生长周期下在细菌中表达视紫红质的程度，并证明工作假设。工作假设指出，在视紫红质活性的条件下，呼吸活性降低，并且可以部分使用质子梯度的形成，因此在转录组分析中，对视紫红素的相关性分析，呼吸链相关基因以及各种转运蛋白基因进行了相关性分析。结果，可以发现在细胞中携带三种视紫红质的细菌中，排泄Na+的h+和nar的PR的表达模式相似，而CLR的表达模式与PR和NAR的表达模式不同。还提出，影响表达的元素是最高的盐含量，其次是光条件和培养天数，这是完全未知的，并且在澄清NAR和CLR的表达条件时已经获得了重要的发现，直到现在到目前为止尚未知道。三种视紫红质和其他基因之间的相关分析表明，PR和NAR与核糖体蛋白，与TCA电路相关基因和脂肪酸合成基因高度相关。另一方面，CLR与应力响应基因和活跃的氧气去除蛋白高度相关，并且表达较低，因此人们认为，单独的PR和NAR表达可能在不足的膜电位形成（应力）中起支持作用。有效的假设是，“当视紫红蛋白起作用时，它部分接管了由于呼吸引起的质子梯度形成的负担，”但表达相关性表明，PR和NAR和呼吸链基因与呼吸链相关的基因呈正相关，表明在不良的营养条件下，表达呼吸链和呼吸链和偶像蛋白是必要的。将来，有必要考虑富营养化培养基的结果。