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A06班: 冥王代生命学の創成公募班

黎明期の光合成システムの解明
(塚谷 祐介・東京工業大学)

 本研究の目的は、原始地球環境中で生物がいかにして光合成能力を獲得したか・光合成生育を可能としてきたかを明らかとするため、冥王代類似環境温泉水、その周辺温泉水、および遺伝子情報データベース「地球生命アーカイブ」を活用して、既知の光合成生物よりも始原的な光合成器官を残す微生物および遺伝子情報を単離・探索することである。単離した新奇光合成細菌について、ゲノム解析と生化学的/分光学的解析を行い、始原的な光合成タンパク質の特徴を明らかにすることで冥王代の地球表層の光環境についての具体的な証拠を提示する。原始地球では近赤外光が優先したと言われているが、我々はこれまでに光合成細菌が持つ近赤外光および可視光を吸収するバクテリオクロロフィル色素の生合成経路を解明してきた。そこで新奇細菌の単離だけでなく冥王代類似環境メタデータベースを用いて、色素生合成遺伝子群のパターン解析および光化学系/光捕集系等のエネルギー代謝系遺伝子の探索を行う。例えば既知の(バクテリオ)クロロフィル生合成経路は、ヘム生合成やビタミンB生合成経路と前駆物質や初期段階が共通しており、始原的な光合成生物の遺伝子情報によって、初期地球において生合成系/代謝系が多様化する以前の知見を得ることが期待できる。バクテリオクロロフィル色素はそれを持つ光合成生物の生態学的なニッチや、進化の過程でその生物が分岐した当時の光環境に関する直接的な証拠となるため、新規光合成色素分子の発見にも着目する。また、既知の光合成細菌種を用いたアプローチとして、系統解析から最も古くに分岐したと考えられている繊維状光合成細菌と紅色細菌の網羅的なゲノム解析を行い、極限環境である温泉微生物マット中での生育に有利な形質や、光合成遺伝子クラスターの進化/水平伝播についての知見を得る。