酵素型ロドプシン：光でON-OFFする酵素が描く新しい微生物の生き様

酶型视紫红质：通过光开关的酶吸引微生物的新生活方式

基本信息

批准号：
21K19134
负责人：
吉澤晋
金额：
$ 4.08万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

微生物は“光”をどのような機構で受け取り、どのように利用しているのか？近年、数個体の真核微生物ゲノムから光受容体(ロドプシン)と酵素が融合したタンパク質が見つかり、光に応じて酵素活性をON-OFFすることが明らかになった。しかしながら、酵素型ロドプシンの遺伝的多様性や微生物への分布のみならず、機構発現メカニズムも未解明である。本研究では、真核微生物トランスクリプトームの情報解析、機能ドメインの機能予測、異種発現系を用いた機能解析などを駆使することで、酵素型ロドプシンの生物学的役割を解き明かすことを目的とする。本年度（2022年度）は昨年度に実施したロドプシン以外の機能ドメインがORFに含まれる配列の、機能部分に注目した情報解析を引き続き実施した。1stスクリーニングでは、微生物型ロドプシン配列の約2%が機能ドメインを持つ何らかの酵素型ロドプシンである可能性が示唆されたが、各配列を詳細に調べると以下の事柄が明らかになった。1. 酵素型ロドプシンの可能性のある配列は、主に真核微生物のトランスクリプトームデータから見つかった。2. 機能ドメイン予測から推定された機能遺伝子の断片配列しか含まない配列が多数存在した。3. レチナールと結合するアミノ酸部位が保存されていない配列が多数存在した。今後の研究では、ロドプシンおよび機能ドメインの全長配列を含むORFであり、かつレチナールと結合する部位が保存されている配列に対象を絞って解析を実施する。

微生物通过什么机制接收“光”以及如何利用它？近年来，在几种真核微生物的基因组中发现了一种由光感受器（视紫红质）和酶融合而成的蛋白质，并揭示了该酶的活性会响应光而开启和关闭。然而，酶促视紫红质在微生物中的遗传多样性和分布及其表达机制尚未阐明。本研究的目的是通过充分利用真核微生物转录组的信息分析、功能域功能的预测以及使用异源表达系统的功能分析来阐明酶促视紫红质的生物学作用。今年（2022年），我们继续去年进行的信息分析，重点关注ORF包含视紫红质以外的功能域的序列的功能部分。在第一次筛选中，有人提出大约 2% 的微生物视紫红质序列可能是某种具有功能域的酶促视紫红质，但对每个序列的详细检查揭示了以下内容。 1. 酶解视紫红质的可能序列主要是从真核微生物的转录组数据中发现的。 2.有许多序列仅包含从功能域预测推断出的功能基因的片段序列。 3.许多序列中与视网膜结合的氨基酸位点不保守。在未来的研究中，我们将重点分析 ORF，其中包括视紫红质和功能域的全长序列，并且具有保守的视网膜结合位点。