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三種の光を感知する新しい光受容体を発見－海洋に広く生息する微細藻の光環境への適応－
2021年6月16日更新
理化学研究所、国立環境研究所、静岡大学、東京都立大学
水産研究?教育機構、東京大学、お茶の水女子大学
理化学研究所（理研）環境資源科学研究センター合成ゲノミクス研究グループの松井南グループディレクター、蒔田由布子上級研究員、嶋田勢津子研究員、国立環境研究所生物多様性領域の河地正伸室長、山口晴代主任研究員、鈴木重勝特別研究員（研究当時）、静岡大学大学院理学研究科の成川礼講師（研究当時、現所属：東京都立大学准教授）、伏見圭司特任助教（研究当時）、水産研究?教育機構水産技術研究所の渡辺剛研究員（研究当時）、東京大学大学院農学生命科学研究科の吉武和敏助教、お茶の水女子大学の作田正明教授らの共同研究グループ※は、2012年から2014年にかけて東北地方の沿岸?沖合域で得られた海洋モニタリングメタゲノムデータを利用し、海洋に広く分布する微細藻から三種の光を感知する新規の光受容体[1]を発見しました。
本研究成果は、海洋における微細藻類の光受容メカニズムと光受容体の進化の解明に貢献することが期待されます。
微細藻類の多くは、その生存のために光の利用が不可欠です。太陽光の成分のうち、青色光は海深くまで届きますが、赤色光は届きません。そのため、種々の深さに生息する海洋の微細藻類にとって、さまざまな波長の光を感知する光受容体が重要です。
共同研究グループは、海洋メタゲノム[2]データを用いて青色光受容体のクリプトクロム[1]遺伝子配列を探索子として解析しました。そして、クリプトクロムと高等植物における赤色光受容体のフィトクロム[1]が融合した遺伝子を発見し、この遺伝子由来のタンパク質「デュアルクロム」と名付けました。デュアルクロムは、青色光、橙色光、遠赤色光を感知でき、海洋浮遊性微細藻類のプラシノ藻[3]の一種であるピクノコッカス[3]とその近縁種だけが保有していることが分かりました。さらに、ピクノコッカスのゲノム配列を完全解読し、ピクノコッカスが海洋中で光のほとんど届かない有光層下部から海洋表層までの多様な光環境に適応してきた理由の一端を明らかにしました。
本研究は、オンライン科学雑誌『Nature Communications』（6月16日付：日本時間6月16日）に掲載されます。
海洋浮遊性のプラシノ藻の一種ピクノコッカス
※共同研究グループ
| 理化学研究所 環境資源科学研究センター 合成ゲノミクス研究グループ | |
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グループディレクター |
松井 南 （まつい みなみ） 蒔田 由布子（まきた ゆうこ） 栗原 志夫 （くりはら ゆきお） 嶋田 勢津子（しまだ せつこ） 栗原 恵美子（くりはら えみこ） 濱崎 英史 （はまさき ひでふみ） 栗山 朋子 （くりやま ともこ） 陶久 あや （すえひさ あや） |
| 国立環境研究所 生物多様性領域 生物多様性資源保全研究推進室 | |
| 室長 主任研究員 特別研究員（研究当時） |
河地 正伸 （かわち まさのぶ） 山口 晴代 （やまぐち はるよ） 鈴木 重勝 （すずき しげかつ） |
| 静岡大学 大学院理学研究科 | |
| 講師（研究当時） 特任助教（研究当時） |
成川 礼 （なりかわ れい） （現所属：東京都立大学 理学部生命科学科 准教授） 伏見 圭司 （ふしみ けいじ） |
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水産研究?教育機構 水産技術研究所 |
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| 室長（研究当時） 研究員（研究当時） |
坂見 知子 （さかみ ともこ） 渡辺 剛 （わたなべ つよし） |
| サウジアラビア?アブドラ王立科学技術大学 | |
| 特別栄誉教授 | 五條堀 孝 （ごじょうぼり たかし） |
| 東京大学 大学院農学生命科学研究科 | |
| 助教 | 吉武 和敏 （よしたけ かずとし） |
| お茶の水女子大学 理学部生物学科 | |
| 教授（研究当時） 学生（研究当時） |
作田 正明 （さくた まさあき） 平田 愛実 （ひらた まなみ） |
研究支援
本研究は、理研−-水産研究?教育機構の共同研究として開始され、日本学術�