Reconsidering algal CO2-concentrating organelles from the perspective of liquid-liquid phase separation

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本研究の目的は、藻類が持つ液-液相分離(以下、相分離)するオルガネラをモデルとして、水圏環境の光合成の維持に関わるCO2濃縮機構を相分離の視点で捉え直すことである。これにより、動植物に共通した相分離オルガネラの形成・分裂の分子メカニズムを探る。具体的には、藻類の葉緑体内に多く見られる、CO2固定酵素Rubiscoが凝集した構造であるピレノイドについて、1) 相分離する性質を持つピレノイドの構成因子、2) ピレノイド構成因子の１細胞観察によるドロプレット内の分子の振る舞い、3) 相分離の状態が異常になったピレノイド変異株のスクリーニングによる、ピレノイドの消失・生成・数・分裂を制御する因子の同定、について明らかにする。昨年度は、2021年度に立ち上げたマイクロ流体デバイスを用いたピレノイド分裂の高解像度リアルタイム１細胞観察系を用いて、異なる環境条件（主にCO2濃度条件）におけるドロプレット内の分子の振る舞いを定量的に測定し、環境条件におけるドロップレットの性質の違いを明らかにした。また、2021年度に単離したピレノイド形成不全株の解析を進め、その結果を国内外の学会で発表するとともに、国際学術誌に報告した（Shimamura et al. 2023）。さらに、ピレノイドの数に注目し、その数が異常になった変異株の単離を進め、その解析結果について、プリンストンで開かれた国際会議で招待講演を行った。