盗葉緑体現象における遺伝子伝搬に依らない形質伝搬機構をタンパク質解析から解明する

通过蛋白质分析阐明叶绿体现象中独立于基因传播的性状传播机制

基本信息

批准号：
22K06345
负责人：
前田太郎
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2027-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

軟体動物ウミウシは、生来的には葉緑体を持たず、光合成能力を持たないが、摂食した藻類の葉緑体を細胞内に取り込むことで、光合成能を後生的に獲得する。私はこれまでに、チドリミドリガイPlakobranchus ocellatusを用いて、ウミウシのゲノム中に藻類に由来する光合成遺伝子が存在しないことを確認し、にもかかわらず光合成能力が明確に維持されていることを示した。本研究では、この遺伝子伝播を経ない形での光合成能力の伝播の機構について、本来容易に失活するはずの藻類由来の光合成タンパク質が、ウミウシ細胞中では長期間維持されており、それを可能にするウミウシ側のタンパク質が葉緑体に輸送されているとの仮説を立てた。今年度は、ウミウシ側のプロテオーム解析を行い、この藻類由来タンパク質の長期間維持の有無を検証し、その種類を同定した。結果複数種の光合成関連タンパク質について、１ヶ月後でもウミウシ細胞中に維持されていることを検証した。さらにそれらのタンパク質の光環境に関する応答を検証し、強光環境下での藻類由来タンパク質のダイナミクスの一端を明らかにした。また、来年度に予定している餌藻類の同位体存在下での培養を介した藻類由来タンパク質の同位体ラベリングを目的として、餌藻類の培養技術開発を行なった。結果、餌藻類の1種であるRhipidosiphon lewmanomontiaeについて、実験室環境下での藻体増殖を可能とすることができた。今後、培養スケールを増大し、葉緑体源となる藻類の大量培養を試みる。

软体动物海蛞蝓天然不具有叶绿体，也不具有光合作用的能力，但它通过将其消耗的藻类的叶绿体整合到其细胞中，从表观遗传上获得了光合作用的能力。我之前利用绿蜗牛Plakobranchus ocellatus证实了海蛞蝓基因组中不存在来自藻类的光合基因，并且表明尽管如此，光合能力仍得到明显维持。在这项研究中，我们研究了在没有基因传播的情况下光合能力的传播机制，并证明了通常很容易失活的来自藻类的光合蛋白在海蛞蝓细胞中可以长期维持，从而使这种情况成为可能。我们假设海蛞蝓中产生这种效果的蛋白质被转运到叶绿体。今年，我们对海蛞蝓侧进行了蛋白质组分析，验证了这种源自藻类的蛋白质是否能长期维持，并鉴定了其类型。结果我们证实，即使在一个月后，海蛞蝓细胞中仍保留了多种光合作用相关蛋白。此外，我们验证了这些蛋白质对光环境的响应，并阐明了藻类来源的蛋白质在强光环境下的一些动态。我们还开发了一种藻类诱饵培养技术，旨在通过在同位素存在下培养藻类来对藻类衍生蛋白质进行同位素标记，该技术计划于明年进行。因此，我们能够使 Rhipidosiphon lewmanomontiae（一种被捕食藻类）在实验室环境中生长。未来，我们将扩大培养规模，尝试大规模培养作为叶绿体来源的藻类。