光合成の光環境適応におけるレドックスシグナル伝達機構の解明

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本年度は、研究課題であるレドックスシグナル伝達機構と関連する細胞内レドックス状態について基礎的知見を得るため、以下に示す研究に取り組んだ。シアノバクテリアにおいてNADP(H)は光合成反応をはじめ、多くの代謝反応およびレドックスシグナル伝達に関与する重要な酸化還元コファクターであり、広範な生理学的プロセスを協調的に機能させるには細胞内NADP+/NADPH比は適切な範囲に制御される必要があると考えられている。しかし、これまでに定量されたNADP+/NADPH比の値には大きな差異がある。そこで、シアノバクテリアSynechocystis sp. PCC 6803に対し、新たなNADP(H)抽出方法を適用することでNADP+/NADPH比の光応答を調べた。野生株およびNAD(P)H dehydrogenaseが欠損した変異株の両方において、抽出法によって得られたNADP(H)の光応答はin vivoで測定されたNADPH蛍光の時間変化と定性的に一致した。重要なことに、すべてのNADP(H)が明暗変化によって酸化もしくは還元されるわけではないことが抽出法によって明らかとなった。これらの知見をまとめた論文は、Photosynthesis Research誌（査読有り）に受理された。この他に、レドックスシグナルとして重要である活性酸素種（ROS）レベルと概日時計との間に強い相関があることを明らかにした。この成果は論文としてとりまとめ、Scientific Reports誌（査読有り）に受理された。さらに、細胞外へのレドックスシグナルに関連して、シアノバクテリアのアノード電流生成と水酸化鉄還元量はグルコース添加によって大きく増加することが明らかとなった。この結果をとりまとめた論文は、Frontiers in Microbiology誌（査読有り）に受理された。