ウミウシ光合成、謎に迫る＝藻類から葉緑体、遺伝子も？－取り込み利用・米大チーム
引用元：時事ドットコム　2015/02/15-14:40配信記事
http://www.jiji.com/jc/zc?k=201502/2015021500092&g=int



米東海岸に生息するウミウシの一種が藻類を食べて葉緑体を体内に取り込み、光合成でも生きられるのは、葉緑体を機能させる遺伝子も大昔に取り入れて代々受け継いでいるためである可能性があることが分かった。
米サウスフロリダ大のシドニー・ピアース名誉教授らが１５日までに米生物学誌バイオロジカル・ブレティンに発表した。
　
ウミウシは貝殻のない貝の仲間。
葉緑体を取り込み利用する現象は１９６０年代に発見され、日本を含む各地のさまざまな種で確認された。
餌がないと光合成だけで半年以上生きることもある。
　
葉緑体はかつては独立した細菌であり、ＤＮＡを持つが、藻類や植物の細胞小器官となってから遺伝子が減少し、細胞核の遺伝子群がないと機能を維持できない。このためウミウシが葉緑体をなぜ維持できるかが謎とされる。
　
研究対象は学名が「エリシア・クロロティカ」と呼ばれる体長２～３センチ程度のウミウシ。
黄緑藻類の「バウケリア・リトレア」から葉緑体を取り込んで体が緑色となる。
　
ピアース名誉教授らは詳細に解析し、クロロティカが大昔にリトレアから細胞核の遺伝子を取り入れ、自らのＤＮＡに組み込んで代々受け継いでいると結論付けた。
ただ、細胞核の遺伝子群や、これらの遺伝子が生み出すたんぱく質の取り入れ方をめぐっては異論を唱える論文もあり、解明には時間がかかりそうだ。（2015/02/15-14:40）

（引用ここまで）

▼関連リンク
Discovery News
Sea Slug Uses Gene from Algae to Live Like a Plant
Feb 4, 2015 04:00 PM ET // by Discovery News
http://news.discovery.com/animals/sea-slug-uses-gene-from-algae-to-live-like-a-plant-150204.htm
http://static.ddmcdn.com/gif/sea-slug-steals-algae-gene-150204-670.jpg

掲載日：2015年2月3日
http://news.mynavi.jp/news/2015/02/03/042/

　オイルを大量に蓄積する海洋珪藻Fistulifera solarisの全ゲノムを、東京農工大学大学院工学研究院の田中剛(たなか つよし)教授らが初めて解読し、オイル合成の代謝経路を突き止めた。微細藻類のオイル蓄積の仕組みを解明する突破口になり、バイオ燃料の生産性向上にも道を開くと期待される。フランスの高等教育機関エコール・ノルマル・シュペリウールと産業技術総合研究所、電源開発との共同研究で、1月29日付の米科学誌The Plant Cellオンライン版に発表した。

　光合成する単細胞の微細藻類が生産するオイルはバイオ燃料として、二酸化炭素の排出削減が見込めるほか、食料との競合が起こらない利点もあり、世界中でオイル生産に適した微細藻類が探索されている。田中剛教授らの研究グループは、保有する海洋微細藻類のコレクションの中から最大のオイル蓄積性を示す珪藻Fistulifera solaris JPCC DA0580株を見いだした。微細藻類は普通、細胞増殖が終わった後にオイルを蓄積するが、この珪藻は増殖しながら、迅速に大量のオイルを蓄積でき、世界トップレベルのオイル生産性を示す。

　研究グループはこの珪藻の全ゲノム解読に取り組んだ。異なる染色体対が細胞内に共生する異質倍数体ゲノムをもっているため、得られた遺伝子配列からゲノムの再構成が難しかったが、バイオインフォマティクスの手法を駆使して、約2500万塩基、42対の染色体、約2万個の遺伝子の存在を確かめた。オイル合成に関与する重要な遺伝子を多数特定し、それらが活性化するパターンを解析した。この珪藻はオイルを蓄積しながら、同時にその一部を分解し、細胞増殖のためのエネルギーを得ている可能性が大きいことを見つけた。このユニークな遺伝子発現が迅速に大量のオイルを蓄積する性質を実現していると考えられる。

続きはソースで

<画像>
写真. 珪藻Fistulifera solaris JPCC DA0580株のオイル蓄積過程の顕微鏡画像。緑色蛍光がオイルを示し、細胞内の多くの体積をオイルが占める。(提供：東京農工大学)
http://news.mynavi.jp/news/2015/02/03/042/images/001l.jpg

図. 今回解析されたFistulifera solaris JPCC DA0580株のゲノム構造の模式図(提供：東京農工大学)
http://news.mynavi.jp/news/2015/02/03/042/images/002l.jpg

<参照>
2015年1月30日 世界初、オイル高蓄積珪藻の全ゲノムを解読|2014年度 プレスリリース一覧| 国立大学法人 東京農工大学
http://www.tuat.ac.jp/disclosure/pressrelease/2014/20150127221340/index.html

Selected Abstracts - Oil Accumulation by the Oleaginous Diatom Fistulifera solaris as Revealed by the Genome and Transcriptome
http://www.plantcell.org/gca?gca=plantcell%3Btpc.114.135194v1&submit=Get+All+Checked+Abstracts

究極のエコエネルギー　現実味増す「人工光合成」 （神戸新聞NEXT） - Yahoo!ニュース
http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20150115-00000008-kobenext-sctch


　植物に倣い、光のエネルギーと水から酸素や炭水化物を作る「人工光合成」の研究が、兵庫県内の研究機関で進んでいる。神戸大のグループが昨年、神戸・ポートアイランドのスーパーコンピューター「京（けい）」で、シミュレーション研究を開始。佐用町の大型放射光施設「スプリング８」では、世界が注目する成果が生まれている。究極ともいえるエコエネルギーの活用が、現実味を帯びてきた。（武藤邦生）

　光合成は小学校でも習う化学反応だが、メカニズムは複雑で人が再現するのは困難とされてきた。

　突破口を開いたのがスプリング８だ。岡山大の沈建仁（しんけんじん）教授（生化学）らが光合成を行うタンパク質の原子レベルでの観察に成功。米科学誌サイエンスによる、２０１１年の「科学十大成果」にも選ばれた。

　実験の成果を受け、スパコンによる理論計算も勢いづいている。

　神戸大の天能（てんのう）精一郎教授（電子状態理論）らのグループは昨年、京での研究を本格始動。沈教授によって構造が明らかになったタンパク質の中でも、反応の中核部分となる「マンガンクラスタ」の働きを追究する。

　ただしその計算量は膨大で、厳密にシミュレーションしようとすれば、「京」ですらパンクするという。

　そこでランダムな計算を繰り返し、マンガンクラスタの状態を解き明かす計算法の開発に挑戦。光を受けて構造を変えながら、光合成反応を進める様子をとらえる手法を編み出した。「計算量を減らしつつ厳密に計算する画期的な手法。世界をリードする計算が可能」と天能教授は自信を見せる。

　新エネルギー開発では、太陽光発電やバイオマス発電などがあるが、人工光合成の最大のメリットは、クリーンな材料だけで水素ガスという「燃料」が作れ、二酸化炭素の減少も図れることにある。

　「環境問題とエネルギー問題を根本的に解決する可能性がある」と沈教授。スプリング８の１０億倍明るい光を発するエックス線自由電子レーザー「ＳＡＣＬＡ（さくら）」（佐用町）も活用し、昨年１１月には、より詳細な観察結果を発表した。

　天能教授は「今後５年で反応のメカニズムを解明。次の５年で人工光合成の手法の提案」を目標に掲げる。実現への期待が高まる。


　【光合成】　植物が太陽光をエネルギーにして、水と二酸化炭素から、酸素や栄養分を作る働き。葉っぱにある葉緑体という器官で行っている。
大きく分けて、水を酸素と水素に分解する「明反応」と、水素と空気中の二酸化炭素を使って炭水化物を作る「暗反応」からなる。

[2014/11/27]

岡山大学は、光合成による水分解反応を触媒する光化学系II複合体の構造を1.95Åの分解能で突き止めることに成功したと発表した。

同成果は、岡山大学大学院自然科学研究科の沈建仁 教授(同大光合成研究センター長)、菅倫寛 助教、秋田総理 助教、理化学研究所 放射光科学総合研究センター利用システム開発研究部門ビームライン基盤研究部の山本雅貴 部長、同生命系放射光利用システム開発ユニットの吾郷日出夫 専任研究員らによるもの。詳細は11月26日(英国時間)に、英国の科学雑誌「Nature」に掲載された。

藻類や植物が行う光合成の酸素発生反応は、葉緑体にある「光化学系II複合体」と呼ばれる19個のタンパク質から構成されるタンパク質複合体によって行われている。

これまで研究グループは日本の温泉由来のラン藻の一種から取り出した光化学系II複合体の結晶を作成し、その構造をSPring-8の放射光X線を用いて1.9Åの分解能で解析を行い、その成果を報告していたが、X線結晶構造解析で使用するX線回折写真の撮影に必要な数秒間のX線照射の間に、水分解反応を担う触媒中心の一部がX線による放射線損傷を受け、本来の構造とわずかに異なっている可能性があったという。

そこで今回の研究では、X線による放射線損傷の影響のない光化学系IIの本来の構造の解析を目指し、X線自由電子レーザー(XFEL)施設「SACLA」を用いて実験が行われた。XFELは1パルスでX線回折写真を撮影でき、かつ、1パルスの継続時間が10フェムト秒と短いため、X線による放射線損傷で分子の構造変化が起こる前に、X線回折写真を撮影することが可能という特徴がある。

(記事の続きや関連情報はリンク先で)

引用元：マイナビニュース http://news.mynavi.jp/news/2014/11/27/057/