シアノバクテリアゲノムがコードする遺伝子産物機能の網羅的解析

蓝藻基因组编码的基因产物功能综合分析

• 批准号: 12206029
• 负责人: 園池 公毅
• 金额: --
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (C)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12206029/
• 关键词: 遺伝子破壊; クロロフィル蛍光解析; シアノバクテリア; 光合成; 2次元画像解析; 呼吸; 炭素代謝; ペントースリン酸回路

現在までに数多くの生物において、全ゲノムのシークエンスが完了し、その網羅的解析が進行中である。光合成のモデル生物として非常に重要な位置をしめるSynechocystisにおいても、かずさDNA研究所によってその全ゲノムのシークエンスが完了し、ゲノムがコードする遺伝子の数はおよそ3,000と見積もられている。本研究においてはクロロフィル蛍光の2次元画像の時間変化を用いて蛍光の時間変化を解析することにより、さまざまな遺伝子破壊株の表現型を網羅的に解析する手法の確立を目指す。この新たに開発された方法を用いて、シアノバクテリアのゲノムがコードする遺伝子のすべての破壊株の表現型を解析することによって、シアノバクテリアのゲノム機能を明らかにすることを目的とする。現在までにシアノバクテリアの遺伝子破壊株36種について2次元蛍光画像解析システムによる測定を行っている。その結果、グルコース6リン酸脱水素酵素、NADH脱水素酵素、グルタレドキシンなど、光合成に直接関与しない酵素の欠損株においても、蛍光強度の時間変化に明瞭な差が見られることが明らかになった。これは、蛍光を非光合成遺伝子の機能解明に用いた世界でも最初の例であると考えている。基本的には、蛍光の極大の位置、極大の大きさ、最終的な蛍光強度などの項目により、多くの変異株をクラス分けすることが可能であることを見いだした。本年度の研究において、シアノバクテリアにおける遺伝子破壊株の大量解析手法をほぼ確立することができた。2次元CCDカメラを用いた蛍光解析自体はすでに光合成関係の遺伝子にターゲットを絞って行われているが、本研究においては、むしろ光合成以外の遺伝子に着目しているのが特色であり、このような網羅的解析を行った例は過去にない。これにより、トランスポゾンを用いて作成された全遺伝子の破壊株の網羅的解析に道を開くことができたと考える。

迄今为止，许多生物体的整个基因组已被测序，综合分析正在进行中。作为光合作用模式生物，集胞藻的整个基因组已被 Kazusa DNA 研究所测序，该基因组编码的基因数量估计约为 3,000 个。在本研究中，我们的目标是通过使用叶绿素荧光的二维图像分析荧光的时间变化，建立一种综合分析各种基因破坏菌株表型的方法。使用这种新开发的方法，我们的目标是通过分析蓝藻基因组编码的所有被破坏的基因菌株的表型来阐明蓝藻的基因组功能。迄今为止，已经使用二维荧光图像分析系统测量了 36 种基因破坏的蓝藻菌株。结果表明，即使在缺乏不直接参与光合作用的酶（例如葡萄糖-6-磷酸脱氢酶、NADH脱氢酶和谷氧还蛋白）的菌株中，也观察到荧光强度随时间变化的明显差异。这被认为是世界上第一个利用荧光来阐明非光合作用基因功能的例子。基本上，我们发现可以根据最大荧光的位置、最大值的大小和最终荧光强度等项目对许多突变株进行分类。在今年的研究中，我们几乎建立了一种对基因破坏的蓝藻菌株进行质量分析的方法。使用二维CCD相机的荧光分析已经针对与光合作用相关的基因进行了，但这项研究的独特之处在于它关注的是光合作用以外的基因，这样的综合分析在过去从未有过。 。我们相信，这为全面分析使用转座子创建的全基因破坏菌株铺平了道路。

项目成果

Sonoike,K.: "Physiological significance of the regulation of photosystem stoichiometry upon high light acclimation of Synechocystis sp. PCC 6803."Plant Cell Physiology. 42(In press). (2001)

Sonoike,K.：“集胞藻 PCC 6803 高光适应下光系统化学计量调节的生理意义。”植物细胞生理学。