Live-imaging analysis to reveal spatiotemporal dynamics of cyanobacterial light signaling

实时成像分析揭示蓝藻光信号的时空动态

基本信息

批准号：
22KJ1374
负责人：
榎本元
金额：
$ 2.91万
依托单位：
The University of Electro-Communications
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1374/
关键词：
細胞運動走光性バクテリア光応答

项目摘要

バクテリアの細胞はよりよい環境に移動することで、変化する環境に適応することができる。ラン藻（シアノバクテリア）は光合成によって生育するバクテリアである。光が生育に必須であることを反映するように、ラン藻は環境の光条件に従って運動のふるまいを精巧に変化させる。本研究は主に顕微鏡を用いて生きた細胞を観察することにより、ラン藻細胞が光を感知して運動の振る舞いを変化させるのに必要な細胞内における分子のふるまい、および細胞集団における個々の細胞のふるまいを理解することを目指すものである。本年度は最初の二ヶ月間、ドイツ・フライブルク大学にて研究をおこなった。どのタンパク質が二次メッセンジャー分子c-di-GMPを結合してラン藻の細胞運動を制御するのかを明らかにするため、c-di-GMP 受容体の探索と評価を行った。細胞破砕液を用いて c-di-GMP 親和性クロマトグラフィーを行い、質量分析による同定を経て推定 c-di-GMP 結合タンパク質の候補を得た。日本に帰国後、細胞運動のもつ生態学的役割を探るため、研究対象に用いている好熱性シアノバクテリアThermosynechococcus vulcanusがもともと単離された和歌山県の湯ノ峰温泉で緑色の微生物マットのサンプリングをおこなった。顕微鏡観察および寒天培地上での生育実験により、これらのサンプルから光の向きを感知した細胞運動の存在を確認した。また、運動装置がいつ・どこで・どのように機能するのかを解明するため、Pilin線毛の特異的ライブイメージングを試みた。pilin タンパク質PilAにシステイン残基を導入し、蛍光ラベルされたマレイミド試薬を用いて特異的に線毛を可視化する技術を応用し、これまで解析が可能であったT. vulcanusに加えて、あらたに常温性ラン藻Synechocystis sp. PCC6803でも線毛の可視化に成功した。

细菌细胞可以通过移动到更好的环境来适应不断变化的环境。蓝细菌是通过光合作用生长的细菌。蓝细菌根据环境的光线条件精心改变其运动行为，以反映光的重要性对生长的重要性。这项研究旨在了解细胞内的分子行为以及单个细胞在细胞群中的行为，这对于蓝细胞细胞感测光和改变运动的行为是必不可少的，主要是通过使用显微镜观察活细胞。今年，我在前两个月在德国弗赖堡大学进行了研究。为了确定哪种蛋白结合了二级信使分子C-DI-GMP来调节蓝细菌中细胞运动，我们搜索并评估了C-DI-GMP受体。使用细胞裂解进行C-DI-GMP亲和色谱法，并通过质谱法鉴定获得C-DI-GMP结合蛋白的估计候选。返回日本后，为了探索细胞运动的生态作用，我们在Wakayama县的Yunomine Onsen上取样了绿色微生物垫，在那里，热疗中的蓝细菌热素伏曼氏菌最初用作我们的研究主题，最初是孤立的。琼脂培养基上的显微镜观察和生长实验证实了细胞运动的存在，从而感知了这些样品的光方向。此外，试图阐明运动装置在何时，何处和如何运作的特定实时成像。应用了一种将半胱氨酸残留物引入pilin蛋白pila并使用荧光标记的马来酰亚胺试剂可视化的技术。除了先前可以分析的藤绿绿色葡萄球菌外，室温蓝细菌Synechocystis sp。 PCC6803也成功可视化了菌毛。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

生態学、進化学を志向した分子細胞光生物学にむけて

走向面向生态学和进化的分子细胞光生物学

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
○Gen Enomoto;Daisuke Nakane;and Annegret Wilde;○榎本元
通讯作者：
○榎本元

Evidence for an early green/red photocycle that precedes the diversification of GAF domain photoreceptor cyanobacteriochromes

DOI：
10.1007/s43630-023-00387-4
发表时间：
2023-02
期刊：
Photochemical & Photobiological Sciences
影响因子：
3.1
作者：
Nibedita Priyadarshini;Niklas Steube;Dennis Wiens;R. Narikawa;A. Wilde;Georg K. A. Hochberg;Gen Enomoto
通讯作者：
Nibedita Priyadarshini;Niklas Steube;Dennis Wiens;R. Narikawa;A. Wilde;Georg K. A. Hochberg;Gen Enomoto

Light-dependent induction of cell polarity and switching of moving direction in a rod-shaped cyanobacterium Thermosynechococcus

杆状蓝细菌热聚球藻中光依赖性细胞极性诱导和运动方向转换