南極藻類に見つかった新規長波長光利用メカニズムの解明と進化学的理解

点击翻译按钮获取中文摘要

ナンキョクカワノリ（Prasiola crispa)の赤外線利用型光合成システムの分子生物学的解析を行うため、ナンキョクカワノリのゲノムシーケンスデータとトランスクリプトームデータから遺伝子領域の予測とアノテーションを行った。解析の結果、10244個の遺伝子がアサインされ、BUSCOによるクオリティの評価では真核生物の必須遺伝子の86％がカバーされていた。Pc-frLHCをコードする遺伝子をアミノ酸配列から推定したところ、相同性の高い４つの候補遺伝子が特定された。ナンキョクカワノリの培養株を用いて赤外線吸収型アンテナタンパク質（Pc-frLHC)の発現条件を詳細に調べるとともに培養株から精製したPc-frLHCの生化学分析と分光学分析を行った。これまでに基礎生物学研究所の大型スペクトログラフを利用してPc-frLHCの発現の光波長依存性を測定してきたが、その発現量は南極の生育環境下で採集したものに比べて非常に少なく短時間の照射処理で発現の有無を判断することが難しかった。今回得られたゲノム情報を元にリアルタイムPCR用に設計したプライマーを用いてPc-frLHCの発現量の比較を行うことで、Pc-frLHCの発現を誘導する波長と発現を抑制する波長が明らかになった。更に温度条件や培地組成を検討することで、培養環境でのPc-frLHCの発現量を大幅に増やすことに成功した。培養株で発現させたPc-frLHCは野外採集株から精製したPc-frLHCと同様の複合体構造であることが示唆されたが、２つある赤外線吸収成分のうち長波長側の割合が少ないことが分かった。このことから、培養株のPc-frLHCは何らかの構造上の違いがあると考えられた。今後、培養株由来のPc-frLHCの構造解析や時間分解蛍光スペクトル解析を行うことで、野外株に見られる長波長吸収クロロフィルを特定する。