光合成研究第22巻

第	
 3号（通巻65号）2012年12月

NEWS LETTER Vol. 22 NO. 3 December 2012
THE JAPANESE SOCIETY OF PHOTOSYNTHESIS RESEARCH

光合成学会会長を終えるにあたって
池内	

昌彦（東大）	

研究紹介 単細胞紅藻チノリモ(Porphyridium purpureum)の葉緑体ゲノム解析		田島直幸（東大、JST）、佐藤修正（東医歯大）、丸山

黒川顕（東工大、JST）、太田啓之（東工大、JST）、

田畑

哲之（かずさDNA研）、 関根

佐藤直樹（東大、JST）	

	

 155
	

史人（東工大）、康介（東大）、森山崇（東大、JST）、
	

	

 156

研究紹介 シアノバクテリアにおいてチオレドキシンの転写を制御するレドックス応答性
転写因子RexT得平	

茂樹（中央大、さきがけ）	

	

 160

	

	

 165

純（基生研）	

	

 166

解説特集「光合成と藻類バイオテクノロジー」	

序文
皆川

	

解説

単細胞紅藻 Cyanidioschyzon merolae における窒素同化系とその制御
田中

	

解説

壮輔（東工大）	

	

 167

緑藻クラミドモナスにおける無機炭素濃縮機構と脂質代謝
福澤

	

解説

寛、今村

秀哉、山野

隆志、梶川

昌孝（京大）	

	

 174

細胞工学による海洋性珪藻無機炭素獲得系およびCO2感知系の研究	

菊谷 早絵、中島 健介、松田 祐介（関学大）	

報告記事 若手の会活動報告
	〜第七回セミナー開催、サイエンスアゴラ2012出展〜			

成川 礼（東大）	

報告記事 日本光合成学会若手の会第7回セミナーに参加して		

平出 優人（名大）	

報告記事 サイエンスアゴラ2012
	

「世界を支える光合成 〜植物のチカラを感じてみよう〜」 出展報告	浅井
	智広（名大）、川上 恵典（大阪市大）、辻 敬典（筑波大）、
	

大西 紀和（基生研）、岡島 公司（大阪府大）、成川 礼（東大）	

	

事務局からのお知らせ	

日本光合成学会会員入会申込書	

	

 185

	

 193
	

 194

	

 196
	

 200
	

 201

日本光合成学会会則	

	

	

	

 202

幹事会名簿	

	

	

	

 204

編集後記	

	

	

	

 205

記事募集	

	

	

	

 206

賛助法人会員広告

光合成研究22 (3) 2012

光合成学会会長を終えるにあたって

池内

日本光合成学会会長
昌彦（東京大学 大学院 総合文化研究科）

この12月で、会長の任期満了をなんとか迎えることになりました。伊藤会長から引き継いで4年間、たいしたこともできませんでしたが、学会も光合成の研究分野も、またこれらを取り巻く社会情勢も大きく変化しました。とくに伊藤会長が提案された学会への移行が2009年6月に実現しました。エネルギー・食糧問題と地球温暖化問題は、生物や化学分野における光合成研究の応用にますます大きな期待をもたらすようになってきました。
さらに昨年の3.11の東北大地震の影響もあり、原子力エネルギーに変わりうる光合成生産によるバイオエネルギ
ーのできるだけ早い実用化が要請されています。そのため、光合成の原理や改良、応用に関連した大型の研究費や研究支援なども、化学と生物学分野の両方で拡がっています。
思い返すと、当学会の前身は日本光合成研究会（宮地会長）として1979年に設立されました。1991年、西村会長が会報「光合成研究」を発刊され、以後、会員間の情報交換やシンポジウムの開催などをよりどころに発展してきました。さらに村田会長（2001~2004）のとき、組織や活動方針を見直し、伊藤会長（2005~2008）は学会への移行を提案されました。これを受けた「日本光合成学会」への移行は、誠に時宜を得たものと考えています。
会長としては、光合成の物理・化学分野と生物学分野が両輪で牽引し、研究の推進と社会への貢献を果たしていくことを希望しています。
学会活動としては、学会への移行を契機に、より会員の研究発表の場になるように、年会を見直してきました。以前は、植物生理学会や植物学会、生化学会などで十分多くの光合成研究者が集まっていましたが、研究分野が広くなり、集中して議論することが難しくなってきました。当然ですが日本光合成学会がもっとも分野を集約できる場です。そのため、それまではどちらかというとシンポジウム主体であった年会を、徐々に会員の研究
発表と議論の場に十分な時間が取れるように変えていきました。
学会活動としては、2010年3月の「光合成研究法」の発刊を契機に、若い会員の増加を実現しました。その後は、鹿内事務局長の主導で、会員資格の見直しを行い、学会員を把握できるようになりました。
会報については、増田編集長を初めとする編集陣の多大なバックアップで非常に充実した記事を届けられたと思います。シンポジウムを受けた特集記事やポスター賞の受賞者による解説など、幅広い分野から興味深い解説
論文を、多数寄稿していただき、カラーできれいな図版とともに楽しんでいただけたと思います。しかし、このため増田編集長には過大な編集作業をお願いすることになり、最後の最後までご迷惑をおかけしたことは非常に申し訳なく思っています。
また、成川さんらによる若手の会が2009年に発足し、独自の発表会を開き、若手間の交流を促進するともに、
この2年間はサイエンスアゴラにも若手主体で出展し光合成分野の多大な広報活動をしてくださいました。
一方、村田会長以来続いてきたワークショップのような活動は、ニーズがあるにもかかわらずほとんど対応できませんでした。今後はどのような活動が可能か、次期の田中会長にご検討をお願いし、この分野と学会が、会員の皆様とともにますます発展していくことを祈願しています。

155

光合成研究 22 (3) 2012

研究紹介

単細胞紅藻チノリモ(Porphyridium purpureum)の葉緑体ゲノム解析§
1東京大学 大学院 総合文化研究科
2JST CREST
3かずさDNA研究所
4東京医科歯科大学 大学院 医歯学総合研究科
5東京工業大学 大学院 生命理工学研究科
6東京工業大学 バイオ研究支援総合センター

田島 直幸1,2,* 、佐藤 修正3、丸山 史人4、黒川 顕2,5、太田 啓之2,6、
田畑 哲之3、関根 康介1、森山 崇1,2、佐藤 直樹1,2
1. はじめに株の葉緑体ゲノムを解読した。また、必要に応じて一次共生植物は緑色植物、紅藻、灰色藻の3種類にSanger法も利用した。本稿ではチノリモの葉緑体ゲノ

分けられる。紅藻はイデユコゴメ亜門と紅藻植物亜門

ムの全体構成、タンパク質遺伝子、特徴的なr R N Aオの 2 つに分けられる。さらに、イデユコゴメ亜門にはペロン構造について紹介する。

イデユコゴメ綱があり、紅藻植物亜門は真正紅藻綱、2. チノリモの葉緑体ゲノムの全体構成

ウシケノリ綱、ロデラ綱、チノリモ綱、ベニミドロ
綱、オオイシソウ綱の6綱に分けられる1)。しかし、既チノリモの葉緑体ゲノムは、全長 217,694 bp、GC含に葉緑体ゲノムが解読された紅藻は、真正紅藻綱、ウ

量は30.3%の環状DNAであった(表1)。他の紅藻の葉緑シケノリ綱、イデユコゴメ綱の3綱に属する5種のみで
表2 チノリモ葉緑体ゲノムにおけるtRNA遺伝子の同定
チノリモ葉緑体ゲノムのtRNA遺伝子を、対応するアミノ酸とコドンをもとに、コドン表上に示した。fMetは開始メチ
オニンtRNA遺伝子を示す。

あり、紅藻類相互の系統関係も未解明のままである。
チノリモ(Porphyridium purpureum)は、葉緑体ゲノムが未解読であるチノリモ綱に属する海洋性単細胞紅藻である。私達は454 GS FLXシーケンサーを用いて、国

第1
塩基立環境研究所に保存されているP. purpureum NIES 2140
表1

紅藻の葉緑体ゲノムの比較
タンパク質 総塩基対数 GC含量

種名

遺伝子数

Porphyridium purpureum(チノリモ綱)Gracilaria tenuistipitata var.
liui (真正紅藻綱)
Porphyra purpurea(ウシケノリ綱)
Porphyra yezoensis(ウシケノリ綱)
Cyanidioschyzon merolae(イデユコゴメ綱)
Cyanidium caldarium(イデユコゴメ綱)
第3回日本光合成学会シンポジウム
* 連絡先

U

(bp)

第2塩基
U

C

Phe
Leu
Leu

A

G

Tyr

Cys

Ser
Trp
Arg

(%)

224

217,69430.3

204

183,88329.2

209

191,02833.0

209

191,95233.1

207

149,98737.6

199

164,921

32.7

C

His
Leu

Pro

Gln
Arg

A

Ile

Thr
Thr

Asn

Ser

Lys

Arg

Asp

Gly
Gly

Met,fMet,IleG

ポスター発表賞受賞論文

E-mail: naoT507@bio.c.u-tokyo.ac.jp

156

Val

Ala

Glu

第3
塩基
U
C
A
G
U
C
A
G
U
C
A
G
U
C
A
G

光合成研究

表3
子

22 (3) 2012

チノリモ葉緑体ゲノムにコードされたタンパク質遺伝

分類
転写と複製
ヘリカーゼ
リボヌクレアーゼ
RNAポリメラーゼ
転写因子
シャペロン
逆転写酵素

数

分類
代謝

1
2
5
3
5
5

数

ピルビン酸
デヒドロゲナーゼ
脂質
ヌクレオチドアミノ酸合成補因子

3フィコビリソーム
分解タンパク質

1

4
48

光合成
フィコビリソーム
シトクロム複合体
炭酸固定
酸化還元系
クロロフィル生合成
ATP合成酵素

輸送
11
輸送
11
タンパク質輸送体
3
4 その他
3
細胞分裂
8

13
19

2
1
5
4

アミノアシルtRNA合成酵素

翻訳
翻訳
リボソームタンパク質

光化学系
光化学系I
光化学系II

2

不明
保存されたORF
特有のORF

図1 チノリモ葉緑体ゲノムにコードされたタンパク質遺伝
子の相同クラスタリング解析
5種の紅藻、1種の灰色藻、8種のクロミスタ(不等毛植物+ク
リプト藻+ハプト藻)、4 1種の緑色植物、チノリモ、の葉緑体ゲノムにコードされた全てのタンパク質遺伝子と 4 1 種のシアノバクテリアの全てのタンパク質遺伝子のアミノ酸配列に対して双方向のblastをかけ、相同クラスタリング解析を
行った。

6
4

1

13
37

また、チノリモ葉緑体ゲノムの全てのタンパク質遺伝子の機能別分類表を表 3 に示した。これらについ224て、相同クラスタリング解析によりさまざまな光合成体よりもゲノムサイズが大きいが、今まで解読された

生物におけるホモログの有無を調べた(図1 )。4 2個の紅藻の葉緑体ゲノムにはなかったイントロンが、合計

タンパク質遺伝子のホモログは、検出されなかった。

で30,433 bp存在するためだと考えられる。

それらとycf12、ycf80以外の遺伝子には、シアノバクテ

チノリモの葉緑体ゲノムは、 1 個のリボヌクレアー

リアに共通してホモログが存在していた。57個のタンゼP遺伝子(rnpB)、6個のrRNA遺伝子、29個のtRNA遺パク質遺伝子(光化学系I、I I、シトクロム複合体、リ

伝子と2 2 4個のタンパク質遺伝子を持つことが分かっ

ボソームタンパク質、ATP合成酵素とRNAポリメラー

2)た。また、5種の緑色植物 および5種の紅藻の葉緑体ゼ ) は、全ての光合成生物に共通してホモログが存在のtRNA遺伝子配列をもとに、開始メチオニンtRNA遺していた。フィコビリソーム関連遺伝子を含む15個の伝子や、CAUアンチコドンを持つイソロイシンtRNA

タンパク質遺伝子は、紅藻と灰色藻に保存されてい遺伝子を推定した(表2)。

た。また、フィコエリスリン、アミノアシルt R N A合成酵素、リボヌクレアーゼなどのタンパク質をコード

3. タンパク質遺伝子する11個の遺伝子は、紅藻植物亜門に共通して、ホモチノリモの葉緑体ゲノムでは、2 9個のタンパク質ログが存在していた。また、2個のマンガンA B Cトラ

遺伝子内に合計で43個のイントロンが存在しているこンスポーターはチノリモと灰色藻にのみ存在していとが推定された。推定には、他の葉緑体タンパク質遺た。

伝子との相同性、近縁種のE S Tデータ およびイント
3)

4. 特徴的なrRNAオペロン構造

ロン推定プログラムRNAweasel 4)を用いた。構造を調べた結果、rpl28のイントロンはグループIイントロン

119種の植物や藻類の葉緑体ゲノムについてrRNAオ

で、それ以外のイントロンはグループI Iイントロンでペロンの構造を調べ、チノリモのものと比較した ( 図あると推定された。dnaK、infC、gltB、rpoC2のイント2)。多くの種で、葉緑体のrRNAオペロンは2コピーあロン内には、逆転写酵素のタンパク質遺伝子がコード

り、それらは互いに左右対称の逆向き反復配列であっされていた。

た。チノリモ以外の紅藻は、ウシケノリ綱の 2 種が直157

光合成研究 22 (3) 2012

図2 葉緑体のrRNAオペロン構造
逆向き反復配列の2つのrRNAオペロンの内側はSSC (small single copy)を示す。

列反復配列で、真正紅藻綱と 2 種のイデユコゴメ綱は紅藻の葉緑体ゲノムは、綱ごとにそれぞれ異なる

単一のrRNAオペロンを持っていた。チノリモのrRNA

r R N Aオペロン構造をとっていることが分かった。こ

オペロンは、逆向き反復配列様の構造をとっていたのことから、紅藻の葉緑体ゲノムは、進化の過程で何が、16S rRNA遺伝子と23S rRNA遺伝子の間には、片度かr R N Aオペロン構造に大きな変化が起こったこと方はtrnA、もう片方はtrnIという異なるtRNA遺伝子がが考えられる。紅藻由来の葉緑体を持つ二次共生藻類存在することが分かった。既に解読された他の種の葉であるクロミスタ 5 ) の葉緑体ゲノムは、左右対称の逆緑体ゲノムではこのような構造はみられず、チノリモ

向き反復配列の r R N A オペロン構造をとっていた ( 図の葉緑体ゲノムに特徴的なものであることが分かっ2 )。しかし、今のところ紅藻の葉緑体ゲノムでは、左た。

右対称の逆向き反復配列のr R N Aオペロン構造は報告されていない。今後、さらに別の紅藻葉緑体ゲノムを解読するにあたって、アミノ酸配列や塩基配列の系統

5. おわりに158

光合成研究解析だけでなく、ゲノム構造を把握することが、二次

22 (3) 2012

1. Yoon, H. S., Müller, K. M., Sheath, R. G., Ott, F. D.,
and Bhattacharya, D. (2006) Defining the major
lineages of red algae (Rhodophyta), J. Phycol. 42,
482-492.
2. Alkatib, S., Fleischmann, T. T., Scharff, L. B., andBock, R. (2012) Evolutionary constraints on the plastidtRNA set decoding methionine and isoleucine, Nucleic
Acids Res. 40, 6713-6724.
3. Chan, C. X., Yang, E. C., Banerjee, T., Yoon, H. S.,
Martone, P. T., Estevez, J. M., and Bhattacharya, D.
(2011) Red and green algal monophyly and extensive
gene sharing found in a rich repertoire of red algal
genes, Curr. Biol. 21, 328-333.
4. Lang, B. F., Laforest, M-J., and Burger, G. (2007)
Mitochondrial introns: a critical view, Trends Genet. 23,
119-125.
5. Cavalier-Smith, T. (1986) The kingdom Chromista:
Origin and systematics, Prog. Phycol. Res. 4, 310-347.

共生藻類との関係を含めた紅藻の系統関係を理解する上で重要となると考えられる。

謝辞
本研究は、グローバルCOEプログラム「地球から地球たちへ」および JST CREST の支援を受けて行われた。

Received November 15, 2012, Accepted November 20,
2012, Published December 31, 2012

参考文献

Analysis of the Complete Chloroplast Genomeof the Unicellular Red Alga Porphyridium purpureum
Naoyuki Tajima1,2,*, Shusei Sato3, Fumito Maruyama4, Ken Kurokawa2,5, Hiroyuki Ohta2,6,
Satoshi Tabata3, Kohsuke Sekine1, Takashi Moriyama1,2, Naoki Sato1,2
1Graduate School of Arts and Sciences, University of Tokyo
2JST-CREST
3Kazusa DNA Research Institute
4Graduate School of Medical and Dental Science, Tokyo Medical and Dental University
5Department of Biological Information, Tokyo Institute of Technology
6Center for Biological Resources and Informatics, Tokyo Institute of Technology

159

光合成研究 22 (3) 2012

研究紹介

シアノバクテリアにおいてチオレドキシンの転写を制御する
レドックス応答性転写因子RexT§中央大学 理工学部 生命科学科、2科学技術振興機構 さきがけ

1

得平 茂樹1,2,*
1. はじめに本研究では、Anabaenaにおけるtrx遺伝子の転写制

チオレドキシン（Trx）は低分子量の酸化還元タン

御機構に関して解析を行い、t r x A 2遺伝子の発現を制パク質である。Tr xは他のタンパク質のジスルフィド

御するレドックス応答性の転写因子R e x Tを同定し、結合を還元、切断することができ、様々な酵素の活性

その活性制御機構を明らかにした12)。

制御や酸化ストレス応答に関わる重要なタンパク質である。葉緑体においては、カルビンサイクルの複数の

2. Anabaenaにおけるtrx遺伝子の酸化ストレス応酵素の活性がTr xにより制御されていることが知られ答ている。また、シアノバクテリアにおいても様々なAnabaenaのゲノム中には、Trxをコードする7個の遺生理機能を持つ50を超すタンパク質がTrxと相互作用

伝子 (alr0052 (trxA), all1866 (trxA2), all2367 (trxA3),

することが示されている3-5)。このようにTrxは生理的all2341 (trxB), alr3955 (trxC), all1893 (trxQ), alr2205に非常に重要な役割を持っているにも関わらず、シア(trxO))がある13,14)。植物のTrxを含めた系統解析では、ノバクテリアにおいてはその発現制御機構はほとんど

TrxA, TrxA2そしてTrxA3はm型、TrxBとTrxQはそれぞ分かっていない。

れx型、y型に分類される13)。酸化ストレスによるtrx遺1,2)

Anabaena sp. PCC 7120（以下、Anabaena）は、数百伝子の発現変化を調べたところ、trxA2のみがH 2 O 2にに及ぶ細胞が一列につながった糸状性のシアノバクテ

対して応答を示した（図1）。trxA2の転写産物量は、リアである。Anabaenaはヘテロシストと呼ばれる分化細胞を形成し、窒素固定を行う 6 , 7 ) 。ヘテロシスト
は窒素固定に特殊化した細胞であり、光合成活性を失っている。そのため、ヘテロシストでは隣接した栄養細胞から糖を受け取り、その異化により窒素固定に必要な還元力（NADPH）を獲得している8)。ヘテロシス
トにおいては、糖は主に酸化的ペントースリン酸経路
で代謝され、その際NADPHが生産される。酸化的ペントースリン酸経路の入口の酵素であるグルコース-6リン酸デヒドロゲナーゼは、窒素固定に必須の酵素である9)。グルコース-6-リン酸デヒドロゲナーゼはTrxにより活性制御を受け、還元状態では活性を失い、酸化状態で活性化される10,11)。しかし、ヘテロシストにお図1 H2O2によるtrx遺伝子の発現変化
3 mM H2O2添加後10分における各trx遺伝子の転写産物レベル
を定量RT-PCR法で決定した。各trx遺伝子のH2O2添加前の転写産物レベルを1としたときの、相対値を示す。

いてTr xが実際にどのような役割を果たしているのかは、まだ明らかにされていない。

§ 第3回日本光合成学会シンポジウム* 連絡先

ポスター発表賞受賞論文

E-mail: ehira@kc.chuo-u.ac.jp160

光合成研究22 (3) 2012

3 mM H2O2 処理後 10 分でおよそ6 倍に増加した。

よびrexT遺伝子のコード領域内のDNA断片には結合しtrxA2以外のtrx遺伝子は、3 mM H2O2 に応答を示さななかった（図2）。さらに、プロモーター領域の一部

かった。また、1 mM H2O2では、trxA2の誘導も見られを欠失させたDNA断片を用いて、RexTがtrxA2の転写なかった。

開始点（開始コドンの 40 nt 上流）のすぐ下流に結合

trxA2遺伝子の上流逆向きには、ArsRファミリーのすることを明らかにした。また、RexTのDNA結合活

転写因子をコードする遺伝子alr1867がある。この遺性が、レドックスによる可逆的な制御を受けているこ

伝子の配置はAnabaena以外にも、Anabaena

variabilisとが示された。RexTのtrxA2プロモーターへの結合はATCC29413、Nostoc

73102、

H 2 O 2 の添加により阻害され、逆にH 2 O 2 により不活性

Cyanothece sp. PCC 7425、そしてAcaryochloris marina

化されたRexTは還元剤（DTT）により再活性化されMBIC11017で保存されている。このことは、Alr1867

た（図3）。以上の結果から、RexTはtrxA2遺伝子のリタンパク質がt r x A 2遺伝子の転写因子として働くこと

プレッサーであり、そのD N A結合活性がレドックスを示唆している。実際に、alr1867遺伝子破壊株におけにより制御されていることが明らかとなった。

punctiforme

PCC

るtrxA2遺伝子の発現量を解析したところ、通常培養

4. レドックスによるRexT活性制御機構

条件下でtrxA2転写産物量は野生株の100倍以上（122.1± 10.9）に増加していた。一方、trxA2以外のtrx遺伝子

R e x T タンパク質には 3 個の C y s 残基（ C y s - 4 0 、の発現は、alr1867遺伝子の破壊の影響を受けなかっCys-41、Cys-105）がある。Cys残基は分子間あるいはた。以上の結果からAlr1867タンパク質がtrxA2の発現

分子内でジスルフィド結合を形成し、タンパク質のレ抑制に働くことが示唆され、alr1867をrexT（redox-

ドックスによる活性制御に関与することが知られていsensing transcriptional regulator of thioredoxin A2）と名る。まず、H 2 O 2 で酸化したRexTタンパク質を非還元付けた。

条件でのSDS-PAGEに供したが、分子間でのジスルフ
ィド結合の形成は観察されなかった。次に、還元状態のCys残基を特異的に修飾する化学修飾試薬である4-

3. RexTによるtrxA2遺伝子の転写制御機構
RexTによるtrxA2の発現制御機構を明らかにするた

acetamido-4’-maleimidylstilbene-2,2’-disulfonicacid

め、RexT組換えタンパク質を作製し、trxA2 プロモー

(AMS)を用いてCys残基の状態を調べたところ、酸化ターとの相互作用解析を行った。RexTはtrxA2のプロ型のRexTでは1個のCys残基のみがAMSにより修飾さモーター領域を含むDNA断片に結合するが、trxA2おれた（図4A）。すなわち、3個のCys残基の内2個が酸化されており、分子内でジスルフィド結合が形成されている可能性が示された。ジスルフィド結合の形成に

図3 RexTのDNA結合活性のレドックス制御
RexTは 1 mM DTT 存在下で、DNA結合活性を示す（レーン2）。還元状態のRexTにH 2 O 2 を加えると、その濃度が増加するにつれD N A結合活性が失われる（レーン3 - 5）。反対に、H 2 O 2により活性を失ったRexTにDTTを加えると活性が回復する（レーン7-10）。レーン1と6にはRexTタンパク質は加えられていない。

図2 RexT組換えタンパク質とtrxA2遺伝子プロモーター領域を用いたゲルモビリティシフトアッセイ
RexTタンパク質の濃度が増加するにつれ、trxA2遺伝子のプ
ロモーター領域を含む D N A 断片（ P t r x A 2 ）との複合体（RexT-PtrxA2）の量が増加した。競合DNAとして、trxA2遺伝子（trxA2）とrexT遺伝子（rexT）のコード領域内のDNA断片を加えたが、RexTとの相互作用は見られなかった。

161

光合成研究 22 (3) 2012
表1

関わるC y s残基を同定するため、それぞれのC y s残基

酸化型RexTタンパク質の質量分析

Peptideを Ser に置き換えた 2-Cys RexT 変異タンパク質（C40S、C41S、C105S）を作製した。しかし、どの2-

Sequence

Mr (Cal)a Mr (Exp)b Intensity(37-50) GEQCCAEFDFAIAK(37-50+ GEQCCAEFDFAIAK
98-112) +SAQPLLTCQQSAIVKCys RexT も H2O2 処理後は AMS による修飾を受けな
くなり、分子内でジスルフィド結合を形成しているこ

1531.66

1529.63 143313

3117.503115.487974

a ペプチド配列から推定される分子量とが示唆された（図4 A）。また、レドックス応答性

b 質量分析により決められた分子量も保持していた（図4B）。一方、1個しかCys残基を持たない 1-Cys RexT 変異タンパクは、酸化処理後もペプチドを検出した。検出されたペプチドは、推定分

A M Sによる修飾を受け、かつ活性化状態のままだっ子量よりも分子量が水素2個分小さくなっていた（表た（図4C）。さらに、MALDI-TOF MSを用いて酸化1）。Cys-40とCys-41間と、Cys-105とCys-40あるいは型RexTタンパク質の質量分析を行い、Cys残基を含む

Cys-41間でのジスルフィド結合の両方がH2O2処理により形成されることが示された。したがって、3個のCys残基の内、どの2個の組合せでもジスルフィド結合が形成され、そして分子内でのジスルフィド結合の形成がR e x Tのレドックス応答には必須であることが明らかとなった。
Tr xはタンパク質のジスルフィド結合を切断すること で、 そ の 活 性 を 制 御 す る こ と が 知 ら れて い る 。
TrxA2組換えタンパク質を作製し、TrxA2がRexTの活性制御に関与しているのかを調べた。1 mM H2O2で不活性化したRexTは、0.5 mM DTTでは再活性化されなかった（図5）。しかし、そこにTr x A 2を加えること
で、その濃度に応じて R e x T の再活性化が見られた（図5）。したがって、TrxA2はRexTの分子内ジスル
フィド結合を還元することができることが示された。

図4 RexTのレドックス応答に対するCys残基置換の影響（A）H 2 O 2処理によるCys残基の酸化状態の変化。還元状態のCys残基はAMSにより修飾されるため、電気泳動の移動度が低下する。3 個のCys残基を持つ野生型のRexTタンパク質
は、H 2 O 2処理後も1個のCys残基がAMSによる修飾を受けている（レーン4）。一方、1個のCys残基をSerに置換した変異タンパク質（2-Cys RexT）では、H2O2処理によりAMSによる修飾を受けなくなる（レーン8、12、16）。（B、C）Cys
置換 RexTタンパク質のレドックス応答。どの2-Cys RexTタ
ンパク質もH2O2により、DNA結合活性を失う（B）。一方、Cys残基を1個しか持たない 1-Cys RexT タンパク質は、H2O2
処理後もDNA結合活性を保持している。レーン1にはRexTタ
ンパク質は加えられていない。

図5 TrxA2によるRexT活性の制御
1 mM H2O2処理により活性を失ったRexTは、0.5 mM DTTの添加では活性を回復しない（レーン2、3）。しかし、そこにTrxA2を加えるとその濃度に応じて、DNA結合活性が回復する（レーン4-6）。レーン1にはRexTタンパク質は加えられ
ていない。

162

光合成研究22 (3) 2012

今後はTrxA2の標的タンパク質の同定を進め、酸化ス
トレス応答におけるTr xの役割を明らかにしていきたい。

謝辞
本研究を行うにあたり、多くのご助言をいただいた
中央大学理工学部大森正之先生に感謝いたします。
図6 RexTとTrxA2からなるレドックス応答システム
レドックス応答性の転写因子RexTはTrxA2による活性制御を受け、trxA2遺伝子の発現を制御している。詳細は本文を参照のこと。

Received November 15, 2012, Accepted November 24,
2012, Published December 31, 2012

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本研究では、レドックス応答性転写因子 R e x T が
t r x A 2遺伝子のリプレッサーとして働くことを示した（図6）。RexTは、還元状態ではtrxA2のプロモーター
領域に結合することでその転写を抑制する。一方、
H 2 O 2 などによる酸化ストレス条件下では分子内ジス
ルフィド結合が形成され、D N A結合活性を失う。その結果として、 t r x A 2 の発現誘導が起こる。また、
TrxA2タンパク質はRexTのジスルフィド結合を還元することができ、そのD N A結合活性を制御していることも明らかとなった。細胞内のレドックス環境に応じて、TrxA2がRexTの活性を制御し、trxA2自身の発現を調節している。RexTとTrxA2からなるレドックス応答システムは、シアノバクテリアの酸化ストレス応答
において重要な役割を果たしていると考えられる。
これまでシアノバクテリアでは、Synechocystis PCC
6 8 0 3を用いた研究からt r x遺伝子は酸化ストレスに応答しないと考えられていた15,16)。また、バクテリアでtrx遺伝子の発現を制御するOxyRやSpxなどのレドック
ス応答性転写因子もゲノム解析から同定されていなかった 17) 。しかし、本研究によりAnabaenaにおいて、RexTがtrxA2遺伝子の酸化ストレス応答を制御していることが示された。RexTはAnabaena以外にもいくつかのシアノバクテリアで保存されている転写因子である。Synechocystis PCC 6803にはm型Trxは1個しかない
が、RexTを持つシアノバクテリアにはm型Trxが複数個あり、そのゲノム上での配置からm型T r xの一つはR e x Tにより制御されていると推測される。これらのシアノバクテリアでは、新たなm型Trxが獲得され、それを酸化ストレス応答に利用していると考えられる。

163

光合成研究 22 (3) 2012

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RexT, a redox-sensing transcriptional regulator, regulates
expression of the trx gene in cyanobacteria
Shigeki Ehira1, 2,*
1

Department of Biological Science, Faculty of Science and Engineering, Chuo University, 2PRESTO, JST164

光合成研究22 (3) 2012

解説特集
「光合成と藻類バイオテクノロジー」

Editor皆川純(基礎生物学研究所 環境光生物学研究部門）

序文
皆川

純

(基礎生物学研究所 環境光生物学研究部門）
P. 166単細胞紅藻 Cyanidioschyzon merolae における窒素同化系とその制御
田中

寛、今村

壮輔

（東京工業大学 資源化学研究所）
P. 167 〜 173

緑藻クラミドモナスにおける無機炭素濃縮機構と脂質代謝
福澤

秀哉、山野

隆志、梶川

昌孝

（京都大学 大学院生命科学研究科）
P. 174 〜 184

細胞工学による海洋性珪藻無機炭素獲得系およびCO2感知系の研究
菊谷

早絵、中島

健介、松田

祐介

（関西学院大学 理工学部生命科学科）
P. 185 ~ 192165

光合成研究 22 (3) 2012

解説
序文‡
基礎生物学研究所 環境光生物学研究部門
皆川純*「光合成」がキーワードとなっていると言われる。CREST、さきがけ、先端的低炭素化技術開発（ALCA）、
NEDO次世代技術開発等々，バイオ燃料の開発を光合成能力増強に期待する大型プロジェクトが相次いだ。中でも藻類に寄せられた期待はことさら大きい。しかし、藻類にそうした視線を送る研究者と、もともと光合成の基礎研究に藻類を用いてきた研究者とにやや乖離した状況が生まれている。後者の中には、「この道はいつか来た道」とご覧になっている方々もいるようだ。そこで、光合成研究の最前線とそこで展開される技術をもとに藻類
バイオテクノロジーを議論する機会として、今年6月に光合成学会シンポジウムを企画した。シンポジウムでは，藻類エンジニアリングの高い技術を持ち光合成エネルギー代謝やその周辺の研究を展開している方々に，「今、どの藻類を用いて何をどこまで研究できるのか」を紹介していただいた。本特集号には、その際の演者のうち3人の方が改めて解説記事を寄せた。
多くの藻類は窒素飢餓状態に置かれると脂質の生産を始める。持てる炭素を脂質の形で蓄え、来たる窒素獲得
時に再びタンパク質生産を始めようという藻類独特の危機管理術である。これを利用し藻類を脂質生産工場にしようというアイデアはとりたてて新しいものではない。ただ、ここへ来て時代の要請とあいまったことで注目を浴びている。持続的な社会構築が意識され、脱化石燃料が叫ばれた。地球温暖化問題が顕在化したことで二酸化炭素排出抑制の機運が高まった。さらに、東日本大震災によって原子力利用に黄信号が灯ったことで、代替エネ
ルギーの開発は喫緊の課題となった。今、藻類の光合成研究では何が可能で、その技術的な最先端はどこにあるのか。本特集では，まず東京工業大学の田中寛氏に、ゲノムが完全解明された原始紅藻

Cyanidioschyzon

merolae（シゾン)を用いて研究が進む窒素飢餓のシグナル伝達について解説していただいた。続いて、京都大学の福澤秀哉氏には、バイオ燃料実用化へ向けたエンジニアリングのターゲットとなる能動的な炭素取り込み機構（CCM）と脂質代謝について、バイオ燃料開発の主要な系として知られる緑藻クラミドモナスにおける研究を解説していただいた。関西学院大学の松田祐介氏には、そのCCMがいかに制御されているのか、解明が進むその転写応答系
を中心に、地球上の二酸化炭素固定量の実に5分の1を担うと言われている珪藻における研究を解説していただいた。
社会の要請を無視した研究などありえないことは言うまでもないが、豊穣な基礎研究に根ざさない応用研究は長続きせず、次代には受け継がれていかない。なんと言っても、今の社会に貢献している技術の多くは、「出口」のことなど念頭にない全くの基礎研究から生まれてきたのだ。光合成研究の将来を見通す手がかりとしていただければ幸いである。

‡

解説特集「光合成と藻類バイオテクノロジー」* 連絡先 E-mail: minagawa@nibb.ac.jp166

光合成研究22 (3) 2012

解説
単細胞紅藻 Cyanidioschyzon merolae における窒素同化系とその制御‡
東京工業大学 資源化学研究所
田中 寛* 、今村 壮輔
1. はじめに既に多くの成果が産み出されてきた 6-10) 。構造的な利

すべての生物はアミノ酸やヌクレオチド、糖質、脂点以外にも、シゾン核ゲノムにおいては相同組換えを質など、炭素、窒素、硫黄、リンなどの元素から構成介した遺伝子破壊や遺伝子導入が可能であり、分子された生体分子により構築されている。これら必須元

遺伝学的な解析手法を適用することができる11-14)。

素の中でも窒素はアミノ酸や核酸塩基の主要成分でこのようなシゾン細胞の特性は当初から細胞分裂あり、生体の維持や成長には炭素に次ぐ量が必要との研究に利用されてきたが、窒素同化のような代謝系される。植物や藻類のような独立栄養生物では、生の研究にあたっても当然ながら有効である。我々は体エネルギーは光合成の明反応系により、基本的にまず、シゾンのゲノム配列情報を元にして、窒素同化

は物質同化とは独立した形で供給されるので、これに関連すると考えられる遺伝子を抽出した。結果をによりCO 2（あるいはHCO 3 ）を唯一の炭素源として

表1に示す。シゾンが通常条件で利用する主要な窒素

増殖することが可能である。従って、これら生物にお源はNH 4＋（アンモニウムイオン）とNO 3−（硝酸イオ

ける栄養素としての窒素の重要性は、他の従属栄養生ン）である。以下、これらの同化経路について解説物にも増して高いと言える。しかしながら、植物や真する。

−

核藻類における窒素同化系やその制御についての知見

2. NH4+同化経路は不十分なままであり、今後の研究に待つところが培地中に存在するNH 4 ＋は特異的トランスポーター

大きい。我々は真核光合成生物のモデル系として、真核 細 胞 と して も 最 も 原 始 的 で 単 純 な 単 細 胞 紅 藻

表1 シゾンゲノムに見いだされた窒素同化関連遺伝子*を付したsulfite reductaseは、解析の結果nitrite reductaseとして機能することが示された。 * * は調節遺伝子（候補を含む）を示す。

Cyanidioschyzon merolae（シゾン）を用い、窒素同化系およびその制御系の解析を開始している。本稿では、シゾンにおけるアンモニア、硝酸の同化経路と、その転写レベルでの発現調節について述べ、今後の核ゲノム問題点を明らかにしたい。

CMG018C

nitrate transporter

シゾンはイタリアの硫酸酸性の温泉から単離され

CMG019C

nitrate reductase

た単細胞紅藻であり、細胞中に核・ミトコンドリ

CMG021C*sulfite reductase (SirB)

CMI233C

glutamine synthetase

CMJ117C

sulfite reductase (SirA)

CMJ282C**nitrogen transcription factor MYB1

CML239C**putative glutamine sensor (GlnD)

CMT526C

ammonium transporter (AMT)

ア・葉緑体等のオルガネラを一個ずつしか含まない
極めて単純な構造的特徴を示す 1) 。さらに、他の藻類でしばしば観察されるようなM期での多重分裂をすることがなく、典型的な2分裂増殖を行なうことから、細胞やオルガネラの増殖周期の研究材料とするのに極めて都合が良い。我々を含む国内の研究チームにより、この藻類のミトコンドリアゲノム、葉緑体ゲノ

葉緑体ゲノムム、核ゲノムの完全塩基配列も決定され2-5)、オルガネ

CMV060C

glutamate synthase (gltB)

ラの分裂装置の解明、細胞周期制御の解析などでは

CMV095C**ycf28‡

解説特集「光合成と藻類バイオテクノロジー」* 連絡先 E-mail: kntanaka@res.titech.ac.jp167

光合成研究 22 (3) 2012

（A M T）により細胞内に取り込まれ、グルタミン合法によりオルガネラを分画して解析した結果でも、成酵素（G S）によりグルタミンに同化される。これ

G S は細胞質のマーカーであるチューブリンと共局在までに調べられている植物や真核藻類では、核に複数していた（図1）。これらの結果から、シゾンのGSはのG S遺伝子がコードされている。これら遺伝子がコ細胞質に存在することを結論した（図2） 16) 。シゾンードするG Sのうち、細胞質に局在するものはG S 1、は単細胞藻類であり、外界から取り込んだNH 4 ＋を同色素体に局在するものはGS2と呼ばれ、それぞれ主に化して生育している。また、低CO 2条件では光呼吸関＋

環境中から取り込んだNH 4 の一次同化、および光呼連遺伝子群の誘導が見られることから（兼崎ら、未＋吸により生じたNH 4 の再同化に関与すると考えられ

発表データ）、シゾンにも光呼吸経路は存在し、従ている 。通常、GS2が単一の遺伝子にコードされるって、光呼吸により放出されるN H 4 ＋を再同化するこのに対して、GS1は複数の核遺伝子にアイソザイム群

とも必要であろう。これらのGS機能が単一種のGSにとしてコードされている。一方、シゾンのゲノム配列より賄われていることは興味深い。

15)には単一のG S遺伝子のみが見いだされたことから、

N H 4 ＋は細胞質でグルタミンに同化された後、グル植物の知見からシゾンのG S局在を予測することは難タミン酸合成酵素（GOGAT）によりγ-アミノ基が2-しい。そこで、このG Sが細胞質、または葉緑体のどオキソグルタル酸（2 - O G）に転移されることでグル

ちらかにのみ局在するのか、あるいは細胞質と葉緑タミン酸を生じる17)。シゾンにおいてGOGATは葉緑体に局在するのかを実験的に検証することにした。

体ゲノムにコードされるため、この酵素の局在は葉緑予測されるアミノ酸配列からは、N末端に葉緑体局在体内と考えられる。従って、GS-GOGATサイクルが機

配列は見いだされず、細胞質への局在が予測される。

能するためには、グルタミンは細胞質から葉緑体内

実際、イネのG Sタンパク質に対する抗体を用いた免に輸送される必要がある。また、グルタミンと共に

疫蛍光顕微鏡観察では細胞質への局在が示唆された

GOGATの基質となる2-OGはミトコンドリアのTCAサ（図1）。さらに、細胞を破壊した上で密度勾配遠心

イクルで生成し、細胞質に出た後に葉緑体に輸送されていると考えられる（図2）。

3. NO3-同化経路
シゾンはN O 3 − を唯一の窒素源として生育することができる。ゲノム情報から予測されるN O 3 − 同化系の遺伝子には、硝酸還元酵素（Nitrate Reductase: NR）とMFS（Major Facilitator Superfamily）型の硝酸トランスポーター（Nitrate Transporter: NRT）があり、これらは核ゲノム上に隣り合ってコードされている。一図1 GSの細胞内局在(A)GS抗体を用いた免疫染色。(B)パーコール密度勾配遠心法
によりオルガネラ分画したサンプルを用いたウェスタン解
析。

図2

168

シゾンにおける窒素同化経路のモデル図

光合成研究

般にN O 3 − は、まずN Rにより二電子還元を受けN O 2 −

22 (3) 2012

測できる（図2）11)。

（亜硝酸イオン）に還元され、さらに亜硝酸還元酵

SirB遺伝子産物がNiR活性をもつ可能性を更に検討

素（Nitrite Reductase: NiR）により六電子還元を受けするために、NiRを欠損したシアノバクテリア株を用＋てNH 4 となった後に、GSによりグルタミンに同化さいた遺伝的相補実験を行なうことにした。その結れる 。ところが驚いたことに、他の生物のNiR配列

果、NiRをコードするnirA遺伝子を欠損したシアノバを用いた検索では、シゾンゲノムからNiRをコードす

クテリア、Leptolyngbya boryanum株にシゾンSirB遺伝

る遺伝子を見いだすことができなかった。これは、子を発現させると、N O 2 − を唯一の窒素源とする培地

シゾンがN O 3 − を唯一の窒素源として生育できるといにおいて有意に増殖の相補が観察された 1 1 ) 。これはう事実からは不思議であり、何らかの遺伝子産物がSirB遺伝子産物が実際にNiR活性を持つことを意味し

N O 2 の還元に関わっていることが推測された。さらている。さらに、東京大学のグループが精製タンパクに考察を進める中で、NiRと近縁な構造をもつ亜硫酸質を用い、SirBがNO 2 − に基質特異性をもつ還元酵素

還元酵素（Sulfite Reductase: SiR）がシゾン核ゲノムにであることを生化学的に示しており18)、シゾンのSirB

2種コードされており（SirAおよびSirB）、そのうちが細胞内でもNiR機能をもつことは確実だと考えられSirBがNR、NRTと近接する遺伝子にコードされるこる。アミノ酸配列上、SirAとSirBは極めて近縁な酵素とに気がついた（図3）。これらの遺伝子について、であり、これらの特異性がどのように進化してきたの

17)

−

＋

NH 4 、NO 3 をそれぞれ唯一の窒素源として培養したかは、構造学的な考察を含め極めて興味深い問題で場合の発現を観察したところ、3遺伝子について同様ある。シゾンがN O 3 − を利用できるとはいえ、シゾンにN O 3 − 培養時のみでの発現が観察された。一方、別培養液中にN O 2 − を添加すると細胞の白化が誘起されのゲノム領域にコードされる S i r A では窒素源によらる。これは、細胞内に入った毒性の高いN O 2 − を速やず、恒常的な発現が観察される（図3）。これらの結かにNH 4 ＋に還元できないためと考えられるが、これ果は、シゾンにおいてSirAが亜硫酸の還元に、SirBがもNiRが急造なため、不十分な活性しか得られないた

亜硝酸の還元に関わる酵素であることを想像させめと考えれば納得できそうである。

−

る。この他、免疫蛍光顕微鏡法による観察により、最近、シゾンと同様の環境に生育する単細胞紅藻

SirA、SirBとも葉緑体内に局在するタンパク質である

Galdieria sulphraria のゲノム配列が決定され、興味深ことも明らかになった 。アミノ酸配列に基づく局在

い観察がなされている。G. sulphraria はシゾン同様に予測により、硝酸の還元に関わるN Rは細胞質への局N O 3 − を唯一の窒素源として生育することができる在が想定される。従って、 N R により還元されたが、この藻類のゲノム配列には典型的なN Rをコード

11)＋

NO2 が葉緑体内に移行して NH4 に還元され、これがする遺伝子が見当たらない。一方、核ゲノム上でNRT

再び細胞質に戻ってグルタミンに同化されることが予

構造遺伝子の近傍にはシゾンと異なり典型的なNiR遺−伝子がみつかり、さらに亜硫酸酸化酵素（S u l fi t e
Oxidase: SO）に類似の酵素遺伝子が見いだされた。SOはモリブドプテリ
ン結合ドメインをもつ酸化還元酵素であり、広い意味でNRとも同じファミ
リーに含まれていることから、G. sulphrariaではこ1, NO3-; 2, NH4+; 3, NH4+ plus NO3-の S O 様酵素が N R として

図3 硝酸同化遺伝子クラスターの構造と遺伝子産物量(A)核ゲノム上における硝酸同化遺伝子クラスターの構造。(B)窒素源の変化による硝酸同化系
遺伝子クラスター、SirA、MYB1の遺伝子産物量の変化。

169

機能することが考えられている（A. Weber博士、私信）。このようなG.

光合成研究 22 (3) 2012

3. 核における窒素同化系遺伝子の転写調節

sulphraria における観察は、シゾンにおける硝酸同化
遺伝子の状況と比較すると二つの点で興味深い。まシゾンにおけるN O 3 − 同化に関わる3遺伝子の転写ず、どちらの藻類も極めて重要な硝酸同化系酵素を欠は、利用する窒素源により同様の調節を受けている

き、これが二次的な進化により相補されているようにようにみえる。これは、これらの遺伝子が何らかの見える点が挙げられる。これは硫酸酸性の温泉が極共通の転写調節系の制御下にあることによるものと＋めて永続的であり、安定してN H 4 が供給されていた考えられる。そこで、窒素同化系に関わる核転写調節

ために、これらの藻類は硝酸資化遺伝子（シゾンで因子の同定を試みることにした。真核細胞におけるはNiR、G. sulphraria ではNR）を独立に失った。その窒素制御については、酵母（ S a c c h a r o m y c e s

後、N O 3 を利用せざるを得ない状況に追い込まれ、

cerevisiae）における先行研究があり、Gln3と呼ばれシゾンでは S i R 遺伝子の重複と変異により、 G .

るGATA型の転写因子が直接の転写制御に関わること

sulphraria では好熱菌からの遺伝子水平移動により硝が知られている21)。Gln3は窒素栄養の充足状態ではリ酸資化性が回復したと考えると説明できるだろう。

ン酸化されており、この状態を認識する結合タンパク

もう一つはN O 3 同化に関する遺伝子が、両株の核染質により細胞質に留められている。Gln3をリン酸化す

色体上でクラスターを形成している点である。このよるのはTO Rキナーゼであるが、窒素欠乏によりTO R

うな硝酸同化遺伝子のクラスタリングは緑藻や菌類でが阻害されると、Gln3の脱リン酸化に伴いGln3が核も観察されており、何らかのクロマチンレベルの制御内に移行し、制御下の遺伝子発現が活性化される図を意味している可能性がある式が提唱されていた22)。しかしながら、動物ではそも

−

−

。

19,20)

そも無機窒素の同化を行なわないので、同様の無機
窒素同化制御の想定自体ができない。また、植物や他の藻類でも先行研究が少なく、基本的な制御機構の推定は難しい状況であった。
我々はまず、酵母と同様の分子機構がシゾンでも作動していることを想定し、核ゲノムにコードされる4種のG ATA型転写因子が窒素制御に関わる可能性を検討した。しかし、これらの因子が窒素制御に直接関与する証拠は得られず、酵母系からの類推は難しいのではないかと考えられた。そこで、窒素飢餓条件に応答する
転写因子をアレイ解析に
図4 窒素欠乏条件下におけるMYB1と窒素同化系遺伝子の発現(A)
窒素欠乏条件下におけるMYB1と窒素同化系遺伝子の転写産物量。H3は histone H3 遺伝子を示し、ローディングコントロールとして用いた。(B)SI282株（MYB1遺伝子破壊株）とM4株 (SI282の親株)における窒素同化系遺伝子の転写産物量。(C)M4株とSI282株の窒素源の変化による生存能力。(D)窒素欠乏条件下おけるMYB1タンパク質量。

170

より抽出し、そこから転写因子を特定する戦略を取ることにした。そして、R 2 R 3タイプのD N A

光合成研究22 (3) 2012

5. 窒素制御の全体像と今後の課題
シゾン細胞核ではMYB1が転写因子として機能し、低窒素状態に応答した転写活性化を行なっている。
しかし、どのようなシグナルやシグナル伝達系が、このような転写活性化に繋がっているのかは明らかではない(図5 )。前述のように酵母では、直接に転写活性化に関わる転写因子はGln3であり、TORキナーゼによるG l n 3リン酸化が活性調節に重要であることが解明されている。この際、T O Rキナーゼ活性の阻害がGln3活性化に繋がるものの、どのようにTORキナーゼの活性調節がなされているかについては酵母においても余り理解されていない。
そもそも細胞は、窒素欠乏の状況をどのように感知しているのだろうか。細胞にとって窒素源が存在するのは外界の培地中であるが、これまでの研究から、微生物細胞は窒素源の細胞外濃度を感知しているのではなく、細胞内に取り込まれた窒素源や同化産物、
図5

MYB1を介した窒素欠乏応答機構のモデル図

同化反応により変動する代謝産物を検出することが明らかにされてきた。例えば大腸菌では、初期窒素同結合ドメインをもつ M Y B 型転写因子（ C M J 2 8 2 C :化産物であるグルタミン、および窒素同化反応に炭素

MYB1）がmRNAレベル、タンパク質レベルの両方で骨格を供給する2-OGがそれぞれGlnD、PIIタンパク質

窒素飢餓条件、またはN O 3 − 培養条件で増加することによりモニターされ、2成分制御系を介して低窒素応を見いだした（図3、図4）。さらに、MYB1遺伝子の答を誘導する17,24)。一方、シアノバクテリアでは2-OG破壊により窒素欠乏時のNR、NRT、SirB遺伝子等のがPII、およびCRP型の転写調節因子であるNtcAに認

転写活性化が見られなくなったことから、MYB1をこ識されることで、遺伝子発現が調節される25,26)。バク

れら遺伝子の転写活性化に関わる因子と同定したテリアではこのように、窒素条件により直接に変動（図4、図5）。MYB1欠損株で窒素欠乏時の生存率がする代謝産物から転写活性化までの道筋が、比較的低下することも、MYB1遺伝子の生理的意義を示唆し明確にされている。これに対して真核生物、特に植物ている（図4）。また、クロマチン免疫沈降法（ChIPや藻類では殆どこのような知見が得られていない。本法）や電気泳動度シフト法（EMSA法）などにより、稿で見てきたように、シゾンにおける窒素同化は、MYB1がこれら遺伝子プロモーター領域に結合するこ

細胞質と葉緑体の間を代謝産物が往復しながら進めともin vivo、in vitroで証明した23)。NH4＋を唯一の窒素られる複雑な過程である。この過程のうち、どのコ源とした培養ではMYB1の量は非常に少ない。また、ンパートメントにあるどの代謝産物がシグナルとして

NH4＋とNO3−を共存させた培地でも、MYB1量はNH4＋働いているのか、センサーやシグナル伝達系を含めて培地と同様に低く抑えられている(図3)11,23)。これは、殆どが不明のままである。シゾンを含む紅藻葉緑体

NH 4 ＋が利用可能であれば、他の窒素源は利用しないのゲノムには、シアノバクテリアのNtcAに類似した転窒素カタボライトリプレッションの仕組みが働いて

写因子Ycf28がコードされており、このYcf28が葉緑体いるものと考えられる。また、窒素欠乏時とN O 3 − 培における窒素欠乏センサーとなっている可能性があ

養時での発現レベルに変化が見られないことから、るが、具体的な証明はなされていない。さらに、細胞N O 3 − が特に認識されている訳ではなく、窒素の同化

全体としての窒素シグナル伝達の理解については今後

フローの低下のようなシグナルが、MYB1を介した転の研究を待たねばならない。

写活性化を引き起こしていることが想定された6,23)。

葉緑体は植物や藻類に固有のオルガネラであり、シアノバクテリアの内部共生に由来すると考えられて171

光合成研究 22 (3) 2012

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はその活用に必須である。窒素代謝は炭素代謝と共に、光合成生物の同化機能の要にあり、シゾンのようなシンプルなモデル系を用いた原理解明、そして複雑な植物系へのフィードバックという研究戦略が今後さらに必要になってくるものと考え、研究を進めている。

謝辞
本研究の遂行にあたり、シアノバクテリア亜硝酸還元酵素の欠損株、プラスミドをご提供いただいた名
古屋大学・藤田祐一先生、Galdieria株のゲノム情報に関する私信をいただいたD u s s e l d o r f大学・A n d r e a s
Weber先生に深く感謝致します。

Received October 31, 2012, Accepted November 13, 2012,
Published December 31, 2012

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Nitrogen assimilatory pathway and the regulation
in a unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae
Kan Tanaka* and Sousuke Imamura
Chemical Resources Laboratory, Tokyo Institute of Technology

173

光合成研究 22 (3) 2012

解説
緑藻クラミドモナスにおける無機炭素濃縮機構と脂質代謝‡福澤
1. はじめに京都大学 大学院生命科学研究科
秀哉* 、山野 隆志、梶川 昌孝

解明な部分が多い。ここでは、( 1 ) C O 2 の供給段階と近年、バイオエネルギーや低炭素社会に関連する( 2 )脂質代謝に関して、微細藻類の中でもモデル生物研究が話題にのぼり、光合成への関心が高まっていのクラミドモナス 1 , 2）について現状を解説し、バイオる。実際に、光合成の改良、生産性の増強、低炭素

テクノロジーへの技術的展望をまとめる。

社会の実現、エネルギーならびに環境問題の解決といった大目標の実現には、光合成機能をミクロから

2 . 光合成の維持に必要な無機炭素濃縮機構

マクロまで、遺伝子レベルから地球規模の生態系レ

（CCM）

ベルまで幅広く理解することが重要であろう。ま水中でのCO 2の拡散速度は空気中に比べて10,000分

た、光合成の各ステップに関する詳細な知識も重要の1と低いことから、水圏に生息する生物へのC O 2 のである。炭素代謝のエンジニアリング（図1）を考え

供給は、陸上植物の場合と比べて困難である。またる上で、カルビン回路の改良や、細胞分裂速度の制御

CO 2は水と反応して重炭酸イオンならびに炭酸イオンなどのポイントもあるが、光合成産物の利用の観点に変換されるので、水中ではから、(1)光合成の律速となっているCO2の供給経路、HCO3 ・CO3 をまとめて無機炭素Ciと呼ぶ）の平衡状(2)光合成産物の中でも有用とされる脂質合成経路の2態がpHに依存して成立する。CO2固定酵素ribulose 1,5-

点については特に近年理解が進んできている。また、

bisphosphate carboxylase/oxygenase (Rubisco) は、Ciの中で微細藻類で頻繁に話題にのぼる( 3 )炭化水素の合成経

もCO 2のみを基質として利用する酵素であるが、主に路や、( 4 )デンプンやショ糖の合成とそれ以外の代謝

水圏で光合成を行う微細藻類のRubiscoは、陸上植物

系へのエネルギーの分配機構については、比較的未の酵素と比べて、CO 2に対する親和性が低い（つまり-3種の分子（CO 2 ・

2-

Km値が高い）。多くの微細藻類は、光合成を維持するために進化の過程で、Ciを細胞外から能動的に取り込み、Rubisco周囲にCO2として供給するシステムを獲得したとされる。また、土壌中や土壌表面では細菌の醗酵により、 C O 2 濃度が数％まで上昇する時もあり、微細藻の生存環境では C O 2 濃度が大きく変動する。5％ CO2 を含む高 CO2 (High-CO2; HC) 環境で培養した緑藻は、 C 3 植物型の光合成特性を示すが、大気レベルの低 CO2（0.04%, Low-CO2; LC）環境で培養した細胞は、CO 2濃縮能をもつトウモロコシなどのC 4植物と類似した光合成特性を示す（図2）。さらに、LC
図1 光合成真核生物における炭素代謝エンジニアリングのターゲット
赤色×印で示したデンプンや貯蔵糖に移行する代謝経路を制限することで、脂肪酸や炭化水素への炭素の流れを強化できる可能性が考えられている。

‡

環境に順化した細胞では光呼吸活性が低減することから、無機炭素濃縮機構（C a r b o n - C o n c e n t r a t i n g
Mechanism; CCM）の存在が示唆されてきた。微細藻類のCCMは、単細胞であってもRubisco近傍のCO 2濃解説特集「光合成と藻類バイオテクノロジー」* 連絡先 E-mail: fukuzawa@lif.kyoto-u.ac.jp, URL: www.lif.kyoto-u.ac.jp/labs/molecule/174

光合成研究22 (3) 2012

因子である C i 輸送体と炭酸脱水酵素、ならびにその制御因子が明らかになってきた。特に、光合成による炭酸固定に炭酸脱水酵素が必須であることは、シアノバクテリアの遺伝子破壊実験で示されている4）。
また、cDNAアレイを用いたLC誘導性遺伝子の同定と、野生型株とH C要求性変異株における発現遺伝子の比較により、CCM関連遺伝子が推定されている5)。
CCMはCO2濃度のみならず光強度の変化によっても制御を受ける。1.2％μmol photons ·CO2 濃度でも強光条件下（1,000

m-2 s-1）ではCCMが誘導されることか

ら、この時に発現誘導される遺伝子がC C M関連遺伝
子として更に絞り込まれた6）（図3、表1）。その中には、炭酸脱水酵素や膜輸送体、シグナル伝達因子が含図2 培養環境に依存した緑藻の光合成特性（文献3に記載の図を改変）

まれている。
L C誘導性遺伝子の中には、C i輸送に関わると予測されるタンパク質の遺伝子が含まれていた。 L C I 1

度を維持できる点に特色がある。

は、4回膜貫通領域をもち、細胞膜に局在するLC誘導
性のタンパク質である 7 , 8）。他の輸送体が誘導されて

3. クラミドモナスにおけるCCM関連遺伝子の探索と機能解析
緑藻クラミドモナスの細胞内に光依存的な C i プールがC C Mによって形成されることが1980年に発見された 3）。ク
ラミドモナスにおけるRubiscoのKm (CO2) 値は約20 μMであるのに対して、L C条件で培養した細胞のCO2に対する

K1/2(CO2) 値は 2-3 μM である。ここでの K1/2 (CO2) 値は、細胞懸濁液を酵素懸濁液とみなして光合成活性を測定した時の、細胞の C O 2 に対する見か
け上の親和性を示す値である。この親和性の増加（ K 1 / 2
値の低下）がCCMによると考えられている。その後、細胞の生育にHC環境が必要な変異株（ C O 2 要求性株）が、シア
ノバクテリアや緑藻クラミド
モナスから単離された。変異の原因遺伝子が同定され、光呼吸関連遺伝子やCCMの構成

図3 クラミドモナスにおける無機炭素の流れ
細胞膜に局在するLCI1、HLA3、葉緑体包膜に局在するLCIAを介してCO2はHCO3-の形で葉緑体ストロマに能動的に輸送される。葉緑体包膜に局在するCCP1/2は、実際にCi輸送に関与するかは不明である。次いで、チラコイド膜に局在すると考えられている未同定のCi輸送体により、HCO 3 -はチラコイド膜ルーメンへと輸送され、炭酸脱水酵素CAH3に
よってC O 2 へと変換される。ピレノイドに貫入しているチラコイド膜をピレノイドチュー
ブと呼び、ここでは実際よりも大きく描いてある。C O 2 は拡散によりチラコイド膜を通り、ピレノイド内部のRubiscoによって固定される。Rubiscoによって固定されなかった
CO2はピレノイドから漏れ出すが、ピレノイド周囲に局在するCAH6の働きによりHCO3-へと変換され、再びチラコイド膜ルーメンへと輸送されるCO 2リサイクル機構があると考えられている20,59)。ピレノイドを覆うようにして局在するLCIB/LCIC複合体の直接の機能は不明であるが、このCO 2 のリサイクルに関わると考えられている 15,16) 。CAH1、CAH3、
CAH6、CAH9は炭酸脱水酵素のアイソザイムを示す。

175

光合成研究 22 (3) 2012

表1

クラミドモナスのCCM関連遺伝子群
クラミドモナス以外の生物種での保存性
遺伝子名
局在タンパク質の機能
文献
Volvox Chlorella sp. Ostreococcus
carteri
NC64A
RCC809調節因子
CCM1/
CCMを調節するマスター制御因子。CO2濃度条件に関わら 5, 21, 22, 23,
核
＋
＋
−
CIA5
ず構成的に発現している。
24, 25, 56
LC誘導性のMYB転写因子。CCM1の下流でLCI1とLCI6の
LCR1
N.D.
−
−
−
26
発現誘導を調節する。
LCI14
N.D.
＋
＋
＋
CobWドメインを持つ機能未知タンパク質。
6
LCI15
N.D.
＋
−
−
TB2/DP1, HVA22ファミリーに属する調節因子。
6
炭酸脱水酵素
欠損株はLC条件で致死となる。チラコイドルーメンに輸送
チラコイドされたHCO3-をCO2に変換することで、チラコイド膜を介
CAH3
＋
＋
−
16, 19ルーメン
してピレノイドに拡散したCO2がRubiscoによって固定されると推定されている。
葉緑体ストロマのピレノイド周辺に局在する。ピレノイド
葉緑体
CAH6
＋
−
＋
から漏れだしたCO2をHCO3-に変換することで、CO2のリサ
20
ストロマ
イクルにを担うと推定されている。
LC条件で多量に誘導される。LCR1/CCM1により発現誘導
ペリプラズ
CAH1
＋
＋
＋
が調節される。欠損株は野生型株と同様に生育することか
17, 18ム層
らCCMへの寄与は少ないと考えられている。
無機炭素の輸送・リサイクル
細胞膜に局在する膜タンパク質。LCR1/CCM1により発現誘導が調節される。高CO2条件における強制発現により光
LCI1
細胞膜
−
−
−
合成活性、Ci取り込み活性が上昇したことから、細胞膜に 7, 8, 26
おけるCi輸送に関わると考えられている。
原核生物の亜硝酸/ギ酸輸送体ファミリーに属する膜タンパ
葉緑体
ク質。アフリカツメガエル卵母細胞に発現させるとHCO3LCIA
包膜＋＋＋
5, 9, 11の取り込み活性が認められたことから、葉緑体へのCi輸送（予測）に関わると推定されている。
強光ならびにLC条件により誘導されるABC型トランスポ
細胞膜
HLA3
＋
＋
＋
ーター。LCIAとの共発現抑制により、Ci取り込み活性が5, 10, 11（予測）低下したことから、Ci輸送に関わると推定されている。
LCIBの欠損株はCO2要求性となる。CAH3の下流で働くこ
ピレノイドとから、ピレノイドから漏れだしたCO2のリサイクルに関 5, 6, 14, 15,
LCIB
＋
−
＋
周囲
わると推測されている。LCICタンパク質と相互作用し、複16合体を形成する。
ピレノイド
LCIBタンパク質と相互作用し、複合体を形成する機能未知
LCIC
＋
−
＋
5, 6, 15
周囲タンパク質。
葉緑体
ミトコンドリア局在性のキャリアタンパク質ファミリーに
CCP1
＋
＋
＋
12, 13
包膜属する。発現抑制により生育が遅延する。
葉緑体
ミトコンドリア局在性のキャリアタンパク質ファミリーに
CCP2
＋
＋
＋
12, 13
包膜属する。発現抑制により生育が遅延する。
デンプン合成デンプン合成酵素。LC条件で発達するピレノイドデンプン
STA2
N.D.
＋
＋
＋
5, 6, 57
鞘の合成に関わると推定されている。
デンプン結合ドメインを持つ。LC条件で発達するピレノイ
LCI8
N.D.
＋
＋
−
6
ドデンプン鞘の合成に関わると推定されている。
機能未知
LCI5
N.D.
＋
−
−
LC条件下でリン酸化を受ける機能未知タンパク質。
7, 58
LCI6
N.D.
−
−
−
LCR1/CCM1により発現誘導が調節される。機能は未知。
5, 6, 26
N.D.: 未定

いないHC条件でLCI1を強制発現すると、CO 2に対すニオン輸送体であると推定されている9）。また、強光る親和性が上昇する事から、 C i 輸送体の一つである条件で誘導される膜タンパク質をコードする遺伝子とと考えられている

して見出されていた H L A 3 は、細胞膜局在型の A B C

8）。同様にL C誘導性で亜硝酸輸送

体やギ酸輸送体と相同性をもつLCIAは、6回膜貫通(ATP-binding

cassette)

タイプの輸送体をコードする領域を持つ。アフリカツメガエル卵母細胞でLCIAタ10）。LCIA遺伝子とHLA3遺伝子を同時にノックダウン

ンパク質を発現すると、亜硝酸に加えて重炭酸イオン

すると細胞の重炭酸イオンの取込能が低下するのの取込が促進されることから、基質特異性の低いアで、両者がCi輸送に重要な因子であると推定されてい176

光合成研究る11）。また、6回膜貫通領域をもつ葉緑体包膜タンパ

22 (3) 2012のかどうかについては未解明である。

ク質CCP1とCCP2は、動物ミトコンドリアの輸送タン

4. 二酸化炭素のセンシングとCCMの制御

パク質と相同性をもち、早くからL C誘導性タンパク質として見出されていた。CCP1とCCP2のタンパク

クラミドモナスのCCMは、培養中のCO2濃度によっ質配列は互いに高い相同性を示し、両者をノックダて制御を受けるが、この制御にはCCM1(=CIA5)が必ウンすると長期の細胞増殖は損なわれたが、光合成須である21,22）。CCM1はアミノ末端領域に2つの亜鉛における細胞のCO2に対する親和性は変化しないこと

結合部位をもち、CO 2濃度条件に関わらず恒常的に発から、Ciの輸送濃縮に直接は関わっていないと推定さ現している21,22,23）。CCM1は核に局在し23）、細胞内れている13）。

で約 280-500 kDaの高分子複合体を形成することから

12）以前から単離されていたCO2要求性のpmp1変異株で2 4），転写因子複合体に作用すると考えられている。

変異していた遺伝子は、我々の命名したLC誘導性可溶

またCCM1の亜鉛結合部位には、実際に各1個（合計2性タンパク質をコードする遺伝子LCIBであった14）。こ分子）の亜鉛が結合しており、C C Mの制御とタンパのpmp1変異株では、LCIBの35番目のチロシンコドン

ク質複合体の安定化に必須である 2 4）。恒常的に発現TACが翻訳終止コドンTAAに変異しており、LCIBがしているCCM1がどのようにしてCO 2 濃度変化を感知

産生されない。pmp1変異株はLC条件で細胞内へのCi

して下流の遺伝子にシグナルを伝達しているのかにつの蓄積が減少し、生育速度が低下した。L C I B遺伝子

いてはまだ明らかでないが、CCM1のリン酸化状態のをRNAi法でノックダウンすると、大気レベルのCO 2

変化や相互作用因子の変化による制御が可能性として濃度（0.04％）での生育速度は低下するが、50 ppmの考えられる。CCM1の変異株と野生株の発現プロファ

CO 2を含む空気を通気する培養条件では、野生株と同イルの比較により、CCM1はLC条件移行1時間以内に様に増殖することから、複数のCi輸送体が異なるCO2誘導される遺伝子群のほぼ全ての発現誘導に必要で環境に応じて発現制御を受けると示唆される 1 5）。こあることが明らかになった 5,6）。そこでCCM1がCO 2のL C I Bは葉緑体移行シグナルを前駆体タンパク質にのシグナル伝達経路において最も上位に位置すること

もち、蛍光抗体法により葉緑体内のピレノイドと呼ばが示唆されるが、CCM1がCO 2あるいはHCO 3 -と結合れるRubiscoが凝集した構造体の周囲に局在することして、実際にセンサーとして機能しているのかどうかが明らかになった15）。ただし、この局在は、LC濃度

は、今後解決すべき問題である。CCM1のオルソログ

で光照射条件に限られており、光存在下であっても高はC C Mを持つボルボックスやクロレラにも保存され

CO 2条件では、葉緑体内に分散する。さらに、暗条件ている 2 5）。C C M 1の下流のシグナル伝達因子についにするとLC条件にもかかわらずLCIBは集合することては、DNAタグ挿入変異株 lcr1（low-CO2 stress response

なく葉緑体内に分散する。L C I B遺伝子と相同性を示

1）株の解析よりMYB転写因子LCR1が同定されていす遺伝子が3種見つかっており、LCIC、LCID、LCIEる26）。LCR1は少なくとも細胞表層に局在する炭酸脱と命名されている。L C I Bは単独で機能するのではな

水酵素遺伝子CAH1、Ci輸送体遺伝子LCI1、機能未知

く、LCICと高分子複合体を作りピレノイド周囲に局在遺伝子LCI6の3つの遺伝子の転写誘導に関与する。まする。ピレノイドマトリックス内から漏れ出てしまう

たLCR1自身もCCM1に依存してLC条件下で発現が誘CO2を、LCIB/LCIC複合体が炭酸脱水酵素CAH6と共同導され、CAH1の上流域に結合することから、LCR1

してリサイクルするモデルが提唱されている15, 16）。

はCCM1からのCO 2シグナルを増幅し、下流の遺伝子

緑藻クラミドモナスで炭酸脱水酵素は、8種類のイに伝える役割を果たすと考えられている。

ソ酵素が知られているが、L C条件で多量に誘導蓄積されるCAH1 17）は、CCMにあまり寄与しないとされ5. CCMの利用改変による光合成の操作の可能性ている 1 8 ） 。チラコイド膜のルーメン側に存在する

クラミドモナスは環境中のCO 2濃度が低下すると、CAH3がシアノバクテリアのカルボキシゾームに局在

多くのCi輸送体の発現が誘導されCCMが機能する。

するIcfA（=Cca1）と同様にLC条件における増殖に必

そこで、この無機炭素輸送体遺伝子のエンジニアリン

須であることが示されている19）。また、CAH6は葉緑

グによる光合成能を強化が期待されている。これまで

体ピレノイドの周囲に局在するが 20）、CCMに必須なにcDNAアレイやRNA-seq法を用いた解析から、CCM

177

光合成研究 22 (3) 2012にともなって誘導される多くの遺伝子群が同定されてなTA G生合成経路は大部分が新規合成された脂肪酸いる。その1つであるLCIB遺伝子は、LC条件にに依存しており、生成されたTAGは葉緑体および細胞おける生育に必須な因子であることが報告されている質内の油体に貯蔵される。この知見は、微細藻が。またlcib変異株のサプレッサー変異株を同定す

TAG生合成と貯蔵に関して、他の生物とは異なる特有

ることで、LCIBがCO2濃縮に必須なチラコイドルーメの機構を有することを示唆しており、脂質代謝への理

ン局在型の炭酸脱水酵素CAH3の下流で働くことが示

解を進めるために意義深いものである。

5,6,27,28)

14,15）

され、LCIBが炭酸固定におけるCO2のリサイクルに関与する説が提唱されている

TA G蓄積時の各代謝系の変化については、次世代。また、LCIA遺伝子にシーケンサーを用いたRNA-seq法による網羅的な遺伝

ついては、細胞膜局在型 A B C 輸送体をコードする

子発現解析によって推定されている 3 2）。窒素欠乏条

HLA3遺伝子との共抑制変異株を作成すると無機炭素

件と通常培養条件における遺伝子発現を比較したとの取り込みが減少することから、LCIAとHLA3が無機

ころ、窒素欠乏条件では接合子形成に関連する一群

炭素輸送に関与することが報告されている。まだの制御遺伝子の発現が上昇し、逆にタンパク質合成に

論文に報告されてないが、このLCIAとLCIBを同時に関する遺伝子発現は抑制された。光合成関連遺伝子

強制発現することで、クラミドモナスのCO 2固定によの発現も抑制されたが、その中でP S B S遺伝子は例外

るバイオマスが50-80%増加するとの報告がある（The的に抑制されなかった。また窒素欠乏は、顕著な代

6th Annual Algae Biomass Summit 2012での米国の謝系の再構成を引き起こしていた。培地に添加した酢

15,16)1 1）

CO2酸は、グリオキシル酸回路と糖新生が止まるので細Fixation Biomass and Lipid in Transgenic Chlamydomonas

胞の構築のために使われなくなり、代わりに脂肪酸

without Nitrogen Starvation」）。今後、この視点に立

生合成に利用される。また、リパーゼ様遺伝子の発った光合成改変への挑戦が続けられ、ブレイクスルー

現が上昇することから、TA Gを構成する脂肪酸は新が期待されている。

規合成に加えて膜脂質の再構成によっても生成するとSpalding

博士による発表。演題は「Increased

考えられる。

6. 微細藻クラミドモナスの脂質蓄積時の代謝変ストレス環境下ではTAGと同様、デンプンも細胞に化蓄積される。最近、クラミドモナスにおいて窒素欠乏

緑藻から珪藻まで含む幅広い種類の微細藻が、栄時に蓄積する脂質量とデンプン合成の関係性につい養欠乏や強光などのストレスに応答して、細胞乾燥重て、細胞に供給される炭素量を変化させて詳細を調

量の20-50％までトリアシルグリセロール（TAG）をべた報告がなされた 3 3）。この報告からクラミドモナ

蓄積することが知られている 2 9）。これは成長や増殖スにおいては、脂質よりもデンプンが広範な培養条などが阻害されることへの微細藻の示す一般的なス

件において還元された炭素の主要な貯蔵物質である

トレス応答反応と考えられ、この能力のために微細藻ことが明らかになった。窒素欠乏下での脂質蓄積はの脂質は再生可能な燃料源として注目されている。微デンプン蓄積よりも遅れて起こり、急激な脂質生合成

細藻における脂質の生合成経路および生理的な意義

はデンプン生合成能を超過する炭素源が供給されたについての知見はまだ限られているが、最近、モデル

場合にのみ見られた。また、デンプン合成酵素欠損

緑藻クラミドモナスを用いた、研究が精力的に進め変異体では、デンプン合成ができなくなるので脂質られている。そこで本項目以降で、最近明らかにが著しく蓄積する。クラミドモナスではストレス環境なってきたクラミドモナスのTAG蓄積とその制御の分下で利用可能な炭素が、デンプンと脂質合成の間で子機構についての知見を紹介する。

振り分けられ、デンプンは脂質蓄積量を制御する鍵

3 0）

酵母、植物および動物における従来知られた TA Gとなる代謝因子であると考えられる。

生合成経路はE R特異的なアシル転移酵素により行わ
れ、細胞質内の油体に大部分が貯蔵される。一方、

7. TAG蓄積に関わる分子機構の解明に向けた試クラミドモナスのTAG生成は、主に葉緑体から供給さみれるジアシルグリセロール（D A G）を用いる特徴的な経路によることが明らかになった

3 1）

ストレス環境下で誘導されるTAG生成の、生物学的。この特徴的なトリガー因子を明らかにするために、RNA-seq法を178

光合成研究22 (3) 2012

用いてクラミドモナスのTAG生成に関与する遺伝子およびその制御因子が調べられている 3 4）。クラミドモ
ナスのTAG合成経路について図4に示す。3つのアシル転移酵素をコードする遺伝子 d i a c y l g l y c e r o l
a c y l t r a n s f e r a s e遺伝子D G AT 1とD G T T 1、ならびに
phospholipid diacylglycerol acyltransferase遺伝子PDAT1は窒素欠乏により誘導され、それぞれの発現パターンからTA G蓄積に一定の役割を担うと考えられた。
D G AT 1およびD G T T 1遺伝子は、他のTA G蓄積条件（硫黄欠乏、リン欠乏、亜鉛欠乏および鉄欠乏）においても発現上昇する。２つのP D AT 1遺伝子挿入変
異体pdat1-1およびpdat1-2では、親株に比べてTAG量が2 5％以上減少することから、TA G蓄積にはアシル基転移経路が関与することが示された。D G T T 1およびP D AT 1遺伝子の生化学的機能は、アシル転移活性を欠損した酵母変異体を用いて同定された。また、
SQUAMOSAプロモーター結合ドメインをもつクラミ
図4 クラミドモナスのTAG代謝経路（文献30を改変）
アセチルCoAを初発物質として、アセチル-CoAカルボキ
シラーゼ（ACCase）が脂肪酸合成の基質（マロニル-CoA）を供給する。続いて、脂肪酸合成（FAS）複合体によりアシルCoAが生成する。グリセロール-3-リン酸とアシルCoAから２段階のアシル転移酵素（GPATおよびLPAT）と脱リン酸化酵素（フォスファチジン酸脱リン酸化酵素）によりD A Gが生成する。クラミドモナスではストレス下のTAG蓄積時には
主に葉緑体において、脂肪酸新生からD A Gの生成までが起こる33)。DAGからは複数のDGATタンパク質によるアシル
CoA からのアシル転移により、TAGが生合成される。PDAT
による膜脂質からのアシル転移によってもTAGは生成する。
またリパーゼによる膜脂質の分解もこれに寄与する。生成したTA Gは細胞質中の油体に運ばれ蓄積する。油体の形成にはMLDPタンパク質が関与する。GPAT:
glycerol-3phosphate
acyltransferase,
LPAT:
lysophosphatidyl
acyltransferase, DGAT: diacylglycerol acyltransferase, PDAT:
phospholipid diacylglycerol acyltransferase, MLDP: Major Lipid
Droplet Protein.

ドモナスの転写因子NRR1が、DGAT1のような脂質生合成遺伝子に先行して発現上昇する窒素欠乏反応の制
御因子の候補として見出された。この遺伝子の挿入変異体nrr1-1では、窒素欠乏時のTAG量が親株の50％まで減少するが、他の栄養欠乏ストレスではTAG量に変化が見られないことから、窒素欠乏条件に特異的な制御因子であると考えられる。
PDATはリン脂質および糖脂質からアシル基をジア
シルグリセロールDAGへ転移する活性と、DAG間でアシル基転移する2つの活性により、TAGの生合成を触媒する酵素として知られている。クラミドモナスの
PDATはそれらに加えて、TAG、リン脂質、糖脂質およびコレステロールエステルを基質としてアシル基加水分解活性を示す35)。amiRNAを用いたPDAT1遺伝子の発現抑制により、クラミドモナスの膜脂質組成は変化し、最大比増殖率が低下した。PDATによる膜脂質の代謝回転とTA Gの合成は、最適培養条件での細の過剰発現株では、mRNAレベルが野生型の1.7から

胞増殖にも、ストレス環境下でのTAG生成における膜29.1倍にまで上昇していた。全脂質組成、中性脂質、脂質分解にも必須であると考えられる。PDATが広範

脂肪酸組成が調べられたが、通常培養条件および窒

囲な基質に対して強いリパーゼ活性を持つことから、素・硫黄欠乏条件のいずれの場合でも、細胞内のこの酵素はバイオ燃料生産に向けての脂質の加水分

TA G蓄積量の増加はなかった。微細藻の細胞内TA G

解や変換において、生体触媒として利用できる可能性

量を増加させるためには、脂質生合成経路に関するが提起されている。

律速段階を明らかにし、複雑な生合成ネットワーク

クラミドモナスの D G T T 1 遺伝子とそのホモログに関する知見を更に蓄積する必要がある。
栄養欠乏時に蓄積するTAGの供給源の一つとして、

DGTT2およびDGTT3遺伝子については、過剰発現体を用いてin vivoで機能が解析されている。各遺伝子

膜脂質の分解が起こると考えられるが 3 2）、その反応

36）

179

光合成研究 22 (3) 2012を担うクラミドモナスのリパーゼ遺伝子はまだ見出素についての遺伝子情報が出揃った。

されていない。逆に窒素を再添加した際のTAG分解に関与するリパーゼCrLIP1が同定された37）。クラミド

9. TAG蓄積の場である油体の役割についてモナスを窒素欠乏下で培養し、続いて通常条件に戻す

油体は微細藻を含む多くの生物種において、エネルと、CrLIP1遺伝子の発現量とTAG蓄積量は負の相関

ギーと炭素蓄積の場となっている。微細藻の脂質蓄性を示した。大腸菌で発現精製したCrLIP1タンパク質積機能の解明に向けて、窒素欠乏下で培養した細胞は、 D A G および極性脂質に対して分解活性を示しから単離精製した油体のプロテオーム解析が行われた。amiRNAによるCrLIP1遺伝子の発現抑制により、た41）。LC-MS/MSにより同定したジペプチド以上の窒素源の再供給時にTA G分解が遅れた。以上の知見

サイズをもつタンパク質 2 4 8 個のうち、 3 3 個は脂質から、CrLIP1はTAG加水分解から生成させるDAGを（主にアシル脂質およびステロール）代謝に関連す分解することにより、クラミドモナスのTAG代謝回転るタンパク質だった。その中にはグリセロール3リンを促進していることが示唆されている。

酸アシル転移酵素（GPAT）、リゾフォスファチジン

その他のTA G生合成および蓄積に関連する一連の酸アシル転移酵素（LPAT）およびPDATなど、TAG生

代謝酵素遺伝子については、他の生物種での既知遺合成の重要な段階を担う酵素が含まれていた。さら伝子配列を元にしたクラミドモナスゲノム情報に対すに、アシル鎖の付加/解離、ステロール合成、脂質シる相同性解析によりリスト化されている。詳細

グナル経路および脂質輸送に関すると考えられるタンな経路図についてはクラミドモナスSourcebookに詳し

パク質も同定された。これらのタンパク質も油体画分

いので参照されたいと結合していると考えられる。この報告から、クラミ

3 0 , 3 8）。

39）

ドモナスにおいて油体が貯蔵構造体としてだけではな

8. クラミドモナスにおける葉緑体型の脂肪酸合

く、オイル合成、分解、脂質の恒常性に関する動的な成酵素遺伝子の同定構造であることが示唆される。

クラミドモナスの葉緑体脂質の一種モノガラクト

またこの報告とは別に、油体に含まれるタンパク質

シルジアシルグリセロール（M G D G）には、ヘキサのMS分析から、油体の主要タンパク質MLDP（Major

デカ-4,7,10,13-テトラエノール酸（16：4）がグリセロ

Lipid Droplet Protein）が見出された42）。RNAiによるール骨格のsn-2位に存在する。アシル鎖に二重結合を

M L D P の発現抑制株では油体サイズが大きくなった

導入するために必要な、クラミドモナスの不飽和化が、TA G蓄積量やその代謝には変化はみられなかっ

酵素遺伝子のほとんどは既に同定されているが、16：た。この知見から、クラミドモナスのMLDPタンパク

4脂肪酸を生合成するΔ4 -不飽和化酵素は未知のまま

質は、高等植物の油体の主要構成タンパク質であるオであった。最近、系統比較を元に、このΔ4-不飽和化

レオシンに相当する機能を担っていることが示唆さ

酵素をコードする遺伝子CrΔ4FADが同定された

れる。

40）

。

この遺伝子はN末端に、葉緑体移行シグナル配列に加10. クラミドモナスにおける外来遺伝子の発現とえてシトクロムb5ドメインを有していた。シトクロム

問題点

b 5ドメインはE R型脂肪酸不飽和化酵素の一次電子供

クラミドモナスに外来遺伝子を導入して代謝工学を与体であり、これらにおいてはC末端側の不飽和化酵進めるためには、 D N A による形質転換が必須であ素ドメインと融合している。C rΔ4 FA Dの組換え型シる。クラミドモナスでは、エレクトロポレーション

トクロムb5ドメインの差吸収スペクトルから、このド
メインが

in

v i t ro法、ガラスビーズ法、パーティクルガン法を用いて、で機能することが示された。

核・ミトコンドリア・葉緑体の全てのゲノムの形質転

CrΔ4FADとGFPとの融合タンパク質は葉緑体包膜に局換が可能であり、核、葉緑体でそれぞれ機能するレ在した。興味深いことに、CrΔ4FADの過剰発現株でポーター遺伝子（ルシフェラーゼ他）や形質転換株

は、16：4アシル鎖量が増加しただけでなく、MGDGの選抜に使用可能な薬剤耐性マーカー遺伝子（ゼオの全量が特異的に増加した。逆にCrΔ4FADの発現抑シン、パロモマイシン、ハイグロマイシン、スペクチ

制株ではM G D G量が減少した。この知見により、クノマイシンなど）が整備されている。

ラミドモナスの脂質アシル鎖を合成する全不飽和化酵180

光合成研究22 (3) 2012

核ゲノムへの遺伝子導入の場合、導入したD N A断型とし、ターゲット遺伝子内部に作成したプライマ

片の全領域が染色体ゲノムに挿入されるとは限らなーとAphVIII内部に作成したプライマーとでPCRを行い。実際には、導入されたD N A断片が細胞内のヌクう。これにより目的の遺伝子に挿入をもつ変異株をレアーゼによって切断を受け、生じたD N A断片の一

スクリーニングすることが可能である。実際にこの部が染色体に複数回挿入される場合や、広範囲なゲノ方法を用いて、52種類の遺伝子の挿入変異株が作出さ

ム領域が欠失を起こす場合も知られている。そのたれている 5 5）。この手法で単離できる変異株は、遺伝

め、形質転換株が薬剤耐性を示すにもかかわらず、目子破壊が起こっても従属栄養条件で生育が大きく影響的の遺伝子配列が不完全な形で，一部のみ導入されを受けない株に限られることから、生育に必須の遺ることが頻繁に生じる。またクラミドモナスの遺伝

伝子の破壊株を得ることは困難であると考えられ

子配列のGC含量は約68%と高いため、外来遺伝子をる。そこで、条件依存的に（誘導系で）遺伝子を破発現させる場合には使用コドンを改変する必要があ

壊する系を開発することが求められている。

る。また、導入した遺伝子が発現しなくなる（サイ12. 微細藻でのバイオ燃料生産の実現に向けてレンシングを受ける）問題も報告されている43,44)。最近になって、野生型と比べてサイレンシングが起こり

以上のように近年、クラミドモナスの遺伝子操作

にくく、効率的に外来遺伝子を発現させることがで系、炭酸固定を左右するCCMに加えて、TAG生合成

きる変異株UVM4が報告された。このUVM4株をおよび蓄積機構に関する分子機構についての報告が相用いて効率的な組換えタンパク質の生産と分泌系を確次いでいる。高等植物や動物、菌類での既知の知見立した例が報告されている。しかしU V M 4株は細とは異なる、藻類に特有の制御因子、酵素および構胞壁がないため細胞が壊れやすく、また鞭毛がなく成タンパク質も明らかになってきた。今後は、形質転泳がないため、掛け合わせが困難であるという問題

換可能なモデル藻類としての強みを生かして、クラミ

点があり、さらに有用な宿主株の構築が待たれる。

ドモナスで更に詳細な解析が進み、微細藻を原料と

4 6）

45）

したバイオ燃料生産の早期実用化に結びつく新技術

11. クラミドモナスにおける遺伝子操作技術が開発されることが期待される。特に脂質蓄積に関

人工ヌクレアーゼを用いた Z F N （ Z i n g - F i n g e rする変異体を用いた解析からは、新規な分子機構へ

Nuclease）やTALEN（TAL Effector Nucleases）によるのアプローチが可能になることが期待される。ま

ゲノム編集技術が開発された、C C M機構の解明により、低炭素環境下での炭素

4 9 , 5 0）

、線虫

5 1）

、ラット

47,

5 2）

、ゼブラフィッシュ

48）、シロイヌナズナ

5 3）

な

固定能の増強に関わる因子が同定されれば、交配育

ど、多様な生物に適用した成功例が報告されている。

種が可能なクラミドモナスの特性を生かして、炭素固クラミドモナスにおいてTA L E Nの成功例はまだ報告

定能と脂質蓄積能が共に高い「栽培品種」の確立がされていないが、最近になってZFNを用いた方法によ期待される。クラミドモナスにより得られた知見

り、光駆動型チャネルロドプシンをコードするCOP3は、他のバイオ燃料源として有望な微細藻の育種改良の遺伝子ターゲティングの成功例が報告されたに繋がる嚆矢となると期待される。

5 4）

。

しかし、これらの遺伝子破壊技術はまだクラミドモ

謝辞

ナスでは汎用的ではない。そのため、遺伝子タグライ
ブラリーから目的とする遺伝子の挿入変異株を得る方法がある

本研究は、京都大学大学院生命科学研究科で、共。この方法では、まずS t r e p t o m y c e sに考え実験を遂行してくれた大学院学生・博士研究員

rimosus由来のaminoglycoside 3'-phosphotransferase typeの皆さんの協力で進められたものです。記して感謝申をコードするAphVIII遺伝子をクラミドモナスにし上げます。また、編集・審査いただいた先生に深く

VIII

5 5）

形質転換する。AphVIIIがゲノムDNAにランダムに挿感謝致します。

入されたクラミドモナスは、パロモマイシンに対して耐性を獲得しコロニーを形成する。この形質転換株

Received November 15, 2012, Accepted November 21,

を約100,000株取得し、96個ずつにまとめたプールを

2012, Published December 31, 2012

作成する。プールからゲノムDNAを抽出してPCRの鋳181

光合成研究 22 (3) 2012

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Hideya Fukuzawa*, Takashi Yamano, Masataka Kajikawa
Graduate School of Biostudies, Kyoto University184

光合成研究22 (3) 2012

解説
細胞工学による海洋性珪藻無機炭素獲得系およびCO2感知系の研究‡
関西学院大学 理工学部生命科学科
菊谷 早絵、中島 健介、松田 祐介*
1. はじめにの2種類、Thalassiosira

pseudonana（中心目）および近年のリモートセンシング技術革新は地球環境科

Phaeodactylum

学分野において海洋光合成量の再評価をもたらしム配列解読た。その結果、海洋一次生産量は地球全体の 5 0 ％にいて現在得られている知見の多くは生物情報学的予測

至り、このうちの 4 0 ％程度、すなわち地球全体のにとどまっているが、遺伝子導入技術の確立やR N A。これ干渉の成功などによって分子レベルでの研究が進みつは1 9 9 5年以降の知見であり、その後の海洋性珪藻類

つある。これは興味深く巨大な二次共生型真核生物

2 0％は珪藻類によることが推定されている

1,2)

3,4)

tricornutum（羽状目）における全ゲノのきっかけとなった。珪藻ゲノムに基づ群であるchromalveolataの謎に包まれた基礎生理解明の端緒としても重要な動向と位置付けられるだろう。
珪藻ゲノムの詳細な分析から、珪藻葉緑体で働くタンパク質のうち、核コードのものの75％以上が緑藻型である一方、葉緑体コードのものは紅藻型であることが指摘されている 5 ) 。このことから、珪藻の二次共生は緑藻の取り込みと葉緑体化に引き続き、紅藻が取り込まれ緑藻型
葉緑体に取って代わったことが示唆されている(図1A) 5) 。この複雑な成立過程を経て珪藻類の核ゲノムは、恐らく繊毛虫類と考えられる祖先真核宿主ゲノム 6 ) 、緑藻および紅藻型の遺伝子とともに、ク
ラミジアやプロテオバクテリア型遺伝子の水平伝播も受けてモザイク化している
5)。その結果、珪藻類の炭素代謝系は上述した様々な系統の代謝系がオルガネラ
図1 一次共生及び二次共生の過程と珪藻葉緑体構造
A , 共生による葉緑体獲得のスキーム。シアノバクテリアとの共生による真核藻類の成立に続き、別の真核細胞と紅藻との共生によりクロミスタ属二次共生藻が成立した。珪藻のゲノムから、一次共生時にクラミジアゲノムの取り込み、紅藻との二次共生以前における緑藻の一時的取り込みがあったことが強く示唆されている (破線矢印)。B, 現在の珪藻類の葉緑体構造。葉緑体は葉緑体ERと葉緑体包膜の4重膜系で包まれており、葉緑体内にはグラナを形成しない三重チラコイドとなっている。ピレノイドの中心部分を貫通するチラコイドが存在する。

‡

解説特集「光合成と藻類バイオテクノロジー」* 連絡先 E-mail: yusuke@kwansei.ac.jp

185

間で重複した経路を成し、これらが基質
やタンパク質の輸送経路を通じて互いに連携し、既知の真核型代謝には見られな
いネットワークを構成している可能性が示唆されている7)。
本稿では特に、海洋性珪藻類における無機炭素の獲得から固定に至るメカニズ

光合成研究 22 (3) 2012

ム、およびこれらが二酸化炭素濃度に応答するメカ構成となっている。まず15〜20残基程度のER移行シ

ニズムについて、海洋性珪藻の遺伝子導入技術を使っグナルとこの切断部位に保存されているASAFAPモチ

た実験的検証に基づいた知見を珪藻類の細胞構造とーフが葉緑体トランジットとして働いている1 0 )。さの関連性とともにまとめたいと思う。

らに、細胞質で翻訳されたプレタンパク質を葉緑体内へ輸送する経路は様々な起源からの“寄せ集め”的セッ

2. 珪藻の進化と葉緑体構造

トで成立している。すなわち、C E R膜の通過にはE R

珪藻類は 2 億 5 千万年前、中生代に現れた比較的新S e c系1 1 )、次の膜にはE R A D - L（E R - a s s o c i a t e d

しい真核生物と考えられている 。当初中心目だけでdegradation of luminal proteins）12)、葉緑体包膜の外膜あったが、白亜紀後期に羽状目が分かれ、漸新世にの通過には、バクテリアOmp85および葉緑体TOC75

入ると爆発的に多様化して現在約10万種からなる多様複合体が13)、関わっていることが示されている。しか性に富んだグループを形成している 9 ) 。二次共生の成し最内膜の通過に関わる分子については不明であ立時、最終宿主の食胞が葉緑体を囲む液胞になったる。

8)と考えられる。珪藻が属するクロミスタ属の場合、3. 珪藻のCO2獲得機構とCO2固定

この液胞は核膜と融合しており、獲得した葉緑体を小水中の光合成では、CO2存在比と拡散速度の小ささ

胞体内にとどめると同時に、核葉緑体連合を形成してから、無機炭素を細胞に取り込む系が極めて重要でいる(図1B)6)。
さらに図1 Bに示すように、この核膜とつながったある。特に海洋のような高塩、アルカリ環境下では小胞体表面には電子顕微鏡像から多くのリボゾームがその重要度はさらに高くなる。珪藻類は、シアノバク

付着しており粗面小胞体となっている。これが珪藻葉

テリアや緑藻で知られているような、CO 2に対する高緑体の最外膜でありchloroplast

ER（CER）と呼ばれ親和性光合成をおこなう14)。これまでの生理学的解析

る。CER膜とその内側の膜の間の空間はCER lumenとから、珪藻類がCO 2とHCO 3 -の両方を取り込み光合成

呼び、これはER lumenと連絡していると考えられる。

の基質としていることが分かっている15)。このため、またこの 2 番目とさらに内側の膜（ 3 番目）との間の珪藻類もCO2濃縮機構（CO2-concentrating mechanism:

空間をperiplastidal compartment（PPC）といい、恐らC C M）を有するものと考えられる。一方、海洋性中く葉緑体起源藻の細胞質が引き継がれているものと考

心目珪藻 Thalassiosira weissflogii をもちいた14CO2パル

えられている。最も内側の2膜（3，4番目）は紅藻由

スチェース実験で、3-PGA増加に先立ってC4化合物レ

来の葉緑体包膜である。葉緑体膜のすぐ内側には3層ベルの一過的上昇がみられることから、珪藻類が C 4のチラコイド膜が存在し葉緑体全体を覆っている。

型のC C Mを有している可能性も示唆されている 1 6 ) 。

これをgirdle lamellaという。またその内側のチラコイ

しかしゲノム株を含めた様々な海洋性珪藻ではC3型光ド膜も3層で存在し、グラナは形成されていない。葉

合成を示すパルスチェース実験結果が報告されており緑体の中心部には巨大なタンパク質凝集体様構造であ17)るピレノイドがあり、その中心部を2層のチラコイド、C 4 型CCMの珪藻における一般的存在には疑問がもたれている。

膜が貫通している。近年蛍光タンパク質標識と高性能

C 4 化合物を介さず無機炭素をそのまま濃縮するタな蛍光顕微鏡を用いた観察から、しばしば蛍光タンパ

イプのCCM（しばしばク質がCER或いはPPCに小胞状の塊のように存在する

biochemical

biophysical CCMとしてC4型

CCMと区別される）は緑藻やシアノバク像が観察されている。この部位は b l o b - l i k e

テリアの先例から無機炭素輸送体と溜め込んだ無機

structure（BLS）と呼ばれており（図には示していな

炭素のflux制御およびその後の効率的な固定の仕組みい）、葉緑体包膜系マトリクスの一部と考えられていによって成り立っていると考えられる。分子機構が最るが、この構造的詳細は不明である。

も良く調べられているβ型シアノバクテリアにおいて二次共生藻に見られる二次葉緑体の多重包膜系では、3種の細胞膜型 HCO3- 輸送体およびチラコイド膜

は、核コード葉緑体タンパク質の葉緑体への移行に特上の CO2 → HCO3- 変換体など、細胞外の無機炭素濃

殊な移行システムを必要とする。移行プレタンパク質

縮にかかわる分子機構、およびC C Mの収斂点となるに必要とされるペプチド上のシグナルはN末端に二部

186

光合成研究22 (3) 2012

カルボキシゾームの機能が明らかになっている18)。一れている22)（表1）。興味深いことに、α型は葉緑体包方、緑藻Chlamydomonas reinhardtiiにおいても細胞膜

膜系、β型はピレノイド、γ型はミトコンドリアと、

無機炭素輸送体タンパク質L C I 1が同定され、さらにC A のサブタイプごとにその局在部位が異なっておピレノイド局在タンパク質（L C I B / C）の機能、おより、これら遺伝子が珪藻の細胞共生進化の過程でそびチラコイドルーメン局在 CA（CAH3）のCCMにおれぞれの起源細胞から移ってきたものであることを強ける機能が示されているく示唆している。

19,20)。しかしながら、真核藻

ピレノイドには 2 つのβ- C A が存在し（ P t C A 1 ,類CCMの分子メカニズムは不明な点が多い。
海洋性珪藻の CCM は P. tricornutum で最もよく研

PtCA2）、すでにCA活性も確認されている23)。これら究されている。珪藻類は葉緑体内にピレノイドを有2つのC AはそのN末端プレ配列にE Rシグナルおよびし、C C Mの基本的機構は他の微細藻類と共通していASAFAPモチーフをもち、またC末端側の両親媒性へる点が多いものと考えられる。しかしながらシアノバ

リックス構造がピレノイドへの局在に重要な役割を果

クテリアや C. reinhardtii で機能同定されたタンパク質

たしていることが分かっている 24) 。珪藻ピレノイドのは、ゲノム情報を見る限り珪藻で保存されているもの

構成因子は他の藻類と同様網羅されていない。しかしが少なく、詳細な分子機構は全く分かっていない。

これまでに、P. tricornutumにおいて、上記2つのPtCA

わず か に 知 ら れて い る 共 通 因 子 と して 現 在C .

の他にRubisCO、および2つのfructose-1,6-bisphosphate

reinhardtii のピレノイド周辺部に局在して大気レベル

aldolases (FBAC1, FBAC5) がピレノイドに局在していCO2 環境下においてピレノイド内の CO2 濃度を維持す

ることが報告されている25,26)。PtCAsの局在はピレノると考えられているLCIB/Cホモログが珪藻ゲノムにもイドの一部に偏っており、ピレノイド構造が均一では存在していることが知られている 。

ないことが強く示唆されている22)。高等植物の葉緑体

20)Biophysical CCMに必須な特徴として、RubisCO近傍にC Aが局在することが提唱されており

FBAはカルビン回路律速要因の一つであり、またCA、シアノバ

はRubisCOカルボキシレーション反応活性化や基質供クテリアや緑藻はこれに当てはまることが示されてい給に重要な役割を負うと考えられる。これら酵素のる。珪藻ゲノムにはT.

局在は珪藻のピレノイドがCO 2固定化反応およびそのpseudonana でそれぞれ10および13種類のCA候補タン周辺の炭素代謝の制御に中心的な役割を果たしている

パク質をコードした遺伝子が存在する。このうち P .

場であることを強く示唆しており、一次生産性の鍵とtricornutumのCA候補タンパク質の局在はほぼ網羅さなる分子機構の一つとして、今後ピレノイド構成因子P.

tricornutum

21)

および

の網羅と機能解析が望まれる。
高等植物や緑藻の葉緑体内代謝系は酸化還元状態

表1 Phaeodactylum tricornutum の CA 候補タンパク質とその局在によって強い制御を受けている。この調節の多くはフェレドキシン(Fd) - チオレドキシン(Trx)系を介してお

Name

Class

Localization

CA-I

α

PPC

CA-II

α

PPC

CA-IIIαCER

CA-IV (PtCA1)

β

ピレノイド

CA-V (PtCA2)

β

ピレノイド

CA-VI

α

CER

ことが分かっており、極めて広範な葉緑体代謝制御に

CA-VIIα

CER

働いていることが窺える27)。一方珪藻では対照的に、

CA-VIIIγ

ミトコンドリア

f, m, y 型 Trx が FTR (Fd-Trx reductase) とともに葉緑体

CA-IX

γ

N.D.

に局在しているが、カルビン回路の主な調節経路であ

CA-X

ζ

N.D.

るphosphoribulokinaseやglyceraldehyde-3-phosphate

り、その標的はカルビン回路をはじめ、窒素同化、脂肪酸合成、デンプン合成、および翻訳など多岐にわたる。Trxには f, h, m, o, x, y, z のサブタイプが知られているが、この中で f, m, x, y, z が葉緑体型である。
葉緑体Trxの標的タンパク質は、直接的な結合解析の結果、多くの機能未知タンパクを含めて300を超える

d e h y d r o g e n a s e は酸化還元調節されておらず、

PPC: periplastidal compartment, CER: chloroplastic endoplasmic
reticulum, N.D.: not detected187

光合成研究 22 (3) 2012sedoheptulose-1,7-bisphosphatase、およびRubisCO
activaseはゲノム上に存在していない 28) 。例外として
fructose-1,6-bisphosphataseおよびphosphoglycerate
kinaseは酸化還元制御を受けていることが示唆されているが、珪藻カルビン回路における酸化還元制御の役割は緑色植物と比べて小さいものと考えられている。
一方、我々の最近の研究で、珪藻葉緑体型Tr x mおよびfがPtCA1およびPtCA2を標的として、分子内ジスルフィドの還元によって活性化していることが示された（図2A, B）29)。PtCA活性を基準に測定した酸化還
元電位はどちらのCAもおよそ-370 mVであり、CAの電子供与体としては専らFdが機能していることが強く示唆されている。これは海洋性珪藻においてピレノイド内の代謝がFd/Trx系による酸化還元制御を受けていることを示している（図2C）。またこれらCAは大気レベル以上の酸素分圧下で効果的に不活性化される
ことが示され29)、PtCAsは光化学系IIで生じる酸素により酸化され，光化学系Iから電子を受け取ったFdにより還元されるというように，その活性が光化学系
I、IIのエネルギー状態に応じて調節されていることを示している(図2C)。珪藻RubisCOは紅藻型のタイプIであり、緑色型のRubisCO活性化酵素はゲノム上に存
図2 PtCA1及びPtCA2の構造と酸化還元調節モデル
A, B, 海洋性珪藻 P. tricornutum ピレノイド型 CA、PtCA1
および PtCA2 の構造モデルと、分子内ジスルフィド形成による酵素不活性化に働くシステイン残基（赤色）。参考文献
29より抜粋。C, 葉緑体内で予想されるPtCA1,2酸化還元制御モデル。Fd: フェレドキシン、FTR: フェレドキシン-チオレ
ドキシン レダクターゼ、Trx: チオレドキシン

在しない。PtCAの機能はCCMの最終段階でRubisCOにCO2を供給するものと予想されるが、この機能とともに珪藻ピレノイドにおけるRubisCO活性化機構との機能連携に興味が持たれるところである。
海洋性珪藻が細胞外からCO 2およびHCO 3 -を取り込
み葉緑体に効果的に送り届ける分子メカニズムは不明であるが、恐らくこのヒントとなる知見として、5が 多 数 珪 藻 ゲノム 上 に 見 つ か って い る 。 こ の う ちつのα型CA候補タンパク質がすべて葉緑体包膜系に局SLC4型の一つ（PtSLC4-2）が P. tricornutum の細胞膜在していることがあげられる。珪藻類の4重包膜は無に局在するナトリウム依存型HCO 3-輸送体であること

機炭素通過の際に大きな障壁となるものと考えらが我々の最近の研究から分かっている。

れ、恐らくチャンネルや輸送体が個々の膜に配置してこれまで述べた珪藻のCAおよびSLC型HCO3-輸送体いると考えられるが、C Aによる膜間マトリックスにのうち、ピレノイド型の2つのPtCAsおよびPtSLC4-2おおけるCO 2とHCO 3 -の迅速な変換は無機炭素流路の調よび他2つのPtSLC4が低CO 2濃度環境下で特異的に発節に極めて重要な役割を負うと考えられる。一方膜輸

現が高くなるCO 2応答性タンパク質であり、CO 2欠乏

送体の候補タンパク質をコードした遺伝子も数多く見

環境下で無機炭素取り込みとRubisCOへの供給能力をつかっており、その多くが動物などで報告例が多高めることが強く示唆されている。一方で、葉緑体胞

い、SLC（solute carrier protein）型のものである。特膜に局在するα型CAはCO 2濃度にかかわらず発現してにヒトSLC4および26は、ナトリウム依存型HCO 3 - 輸

いることが分かっている。

送体であることが知られているが、これらのホモログ

188

光合成研究4. CO2センシングと転写応答

22 (3) 2012

められておらず、動物細胞に近い最終宿主と共生してここまでに述べた珪藻のC C Mにかかわると考えら成立したと考えられるクロミスタ属など、二次共生藻れる因子の多くが転写レベルでCO2濃度の変動に応答に特有の現象である可能性が強い。

しており、一次生産の駆動力となる仕組みがCO 2濃度

我々はptca1遺伝子のプロモーター領域（Pptca1）

変動に応答する分子機構として、および環境微生物のを約1.3 kbpまで単離し、これに大腸菌βグルクロニダ

CO 2変動への応答分子機構を表すものとして興味深いーゼ（GUS）をコードするuidA遺伝子を連結したレポ現象である。我々のグループではこれまでに、ピレノーター遺伝子を作製、P. tricornutum 細胞に導入する

イド型のPtCA1およびPtCA2の転写応答系をモデルとことにより、プロモーター機能の解析を行った。当して、この問題に取り組んできた。

初、プロモーター配列には哺乳類や線虫で報告されてPtCA1遺伝子であるptca1は5％CO2を混入した高CO2いるcAMP応答性配列やP300結合配列およびSKN-1結

大気条件ではほとんど転写されず、通常の大気レベル

合配列など、cAMP関連配列が複数見つかりその機能

CO2濃度に移すと、50倍程度までその転写量が増加すが注目された。しかし5ʹ′トランケーション、リンカー

る。なお、転写抑制にかかわるCO 2 濃度は特に5％スキャン、および一塩基置換による一連のシスエレメ

である必要はなく、恐らく大気レベルの数倍で十分ント絞り込み実験を行った結果、ptca1転写開始点かな抑制効果があるものと考えられるが、細胞が比較

ら-90〜-38の領域にTGACGT/Cのコンセンサス配列が的高濃度である培養系では、珪藻細胞が活発に無機

3つ互いに逆方向に配置した領域がCO2とcAMPに応答炭素を使うため、必要十分な“微高濃度”CO 2環境を維するための必須配列であることが示され、CO2/cAMP

持するのはかなり難しい。このため我々は通常の順

responsive element（CCRE）1〜3 と名付けた(図3A)32)。

化実験に5％C O 2 を用いている。これまでに珪藻の高このうち中心にあるCCRE2が唯一他の2つに対して逆親和性光合成のレベルの変動を培養液中の無機炭素

向きに配置するエレメントであるが、この配列を削

濃度を精密に調節して調べた結果、培養液中のCO 2濃除するだけで高CO2での転写抑制が消失するのに対し度が C C M レベルの主要決定因子であることが P .

て、CCRE1および3はそれぞれが削除されてもCO 2応

tricornutumで強く示唆されている 。興味深いことに答性に影響しないことが分かった。さらにC C R E 2も低CO2順化時のptca1の転写（あくまでmRNA蓄積量とCCRE1或いは3が無い場合はCO 2応答性を失うことかして推定した値）は、光が存在しない場合50％程度にら、これらのエレメントは C C R E 2 を中心として、

30)

14)

低下し、またc A M Pアナログ
で あ る ジ ブ チ リ ルcAMP（dbcAMP）（0.5mM程度）処理が低C O 2 環境下で効果的に高 C O 2 状態を模倣
し、ptca1転写を抑制することが示されている 3 0 , 3 1 ) 。これらの事実から、ptca1やその他のCCM因子の転写制御には光とC O 2 のクロストークおよび二次 メ ッ セ ン ジ ャ ー と して
c A M Pがかかわっていることが強く示唆される。前者はシアノバクテリアや緑藻などでも観察されるCCM制御に一般的な特徴と言えるが、一方、cAMPのCCM制御への関与は
シアノバクテリア、緑藻で認

図3 ptca1 プロモーターコア領域の構造と PtbZIPs
A, ptca1転写開始点より、上流90 bpまでのコア調節領域の配列。CCRE2は他の2つのCCRE
配列に対して逆方向に配置している。B , C C R E配列を標的とすることが考えられるヒト
AT F 6型の珪藻b Z I P転写因子候補配列。b Z I P領域部のみをアライメントしている。●はCCRE結合部位。＊はロイシンジッパー領域を示す。ただし、ロイシン残基が不十分なものも含めている。参考文献32より抜粋。

189

光合成研究 22 (3) 2012

CCRE1/2或いはCCRE2/3の組み合わせで機能すること

能、C4代謝系の関与、およびこれらを制御するCO2応が強く示唆されている。これらの組み合わせはともに答機構など、C C Mだけを例にとっても今後明らかに配列が相補的であり（図3 A）、転写制御の際にステすべき問題は多い。

ムループ構造などの立体構造を形成して機能する可能近年珪藻には、その高い油脂やテルペンの生産能性が考えられる 。

力から、バイオ燃料源として工業利用する方向性へも

32)

CCREは哺乳類で良く知られているcAMP応答型の注目が集まっている。一方珪藻類では、いくつかのプ

bZIP転写因子であるATF6（Activating Transcription Factor6）

ロモーター、選抜マーカー系の利用やR N A干渉などの典型的な標的配列であることからATF6型のDNA結が現在可能になったものの、圧倒的な高発現系、性合領域を有するbZIP遺伝子候補をP. tricornutumゲノム

周期の制御、相同組換など、重要な遺伝子・細胞工から探したところ、現在までに8つの遺伝子を見出し学実験技術は未熟であり、これら技術を利用した分ている（PtbZIP7,8,11,12,13,15,16,x）（図3B）。これ

子研究は基礎研究の緒についたばかりの感がある。

らの遺伝子を大腸菌で強制発現させ、in vitroでCCRE

CO 2固定についても、カルビン回路や光化学系の制御配列との結合を観察した結果、あくまで現時点での機構など、一次生産の中心となる代謝系は、ゲノム情

結論としてPtbZIP11だけがCCREの特異的結合因子で報から珪藻類に特有の仕組みが多くあることが少なあることが分かっている 。

からず予測されているが、その詳細はまだ確認されて32)いない。実験技術と基礎知見蓄積の今後の加速的なPtbZIP11よりさらに上流のシグナル伝達系、およびCO 2センシング系はcAMPの関与という事実以外にわ発展が望まれる。

かっていることはほとんどない。ただし、シアノバク

謝辞

テリアから哺乳類まで保存されている可溶型アデニル酸シクラーゼ（sAC）が進化の過程で保存されたCO 2センサーであることが報告されているピレノイド型β-CA（PtCA1,PtCA2）の酸化還元制御。珪藻の2種機構の解明については東京工業大学の久堀徹教授おのゲノムにおいても、sAC候補遺伝子は存在し、これよびコンスタンツ大学の Peter G. Kroth 教授のご協力までCO 2或いはHCO 3 をエフェクターとする場合に保を頂きました。また、PtCA1のピレノイド局在につい存されているアミノ酸を有していることが分かっていてはパリ高等師範学校の Chris Bowler 教授のご協力をる 。興味深いことに、珪藻の膜貫通型AC（tmAC）

頂きました。心より感謝を申し上げます。またこれま候補の中にも、無機炭素をエフェクターとして活性調で研究室に在籍された院生、学生、研究員、研究補節される可能性のある一次構造を有するものがあ

助員の方々に感謝申し上げます。また、無機炭素輸送る。また動物などで良く知られたcAMPシグナリング

体の研究内容については現在論文を投稿中であるた系を参考にすると、これら因子の下流シグナル伝達をめ、詳細を書けなかったことをお詫び申し上げます。

構成する可能性のあるタンパク質をコードした遺伝子

最後に本執筆の機会を頂きました皆川純教授に感謝

候補も一部を除いて珪藻ゲノムに発見されている（図申し上げます。

33)

-

34)

3C）。これらのCO2応答における機能解析が待たれる
ところである。

Received October 30, 2012, Accepted November 15, 2012,
Published December 31, 2012

5. おわりに
今回我々は珪藻の細胞の成り立ちと珪藻の海水中でのCO2固定に大きな障壁となる無機炭素獲得系につ参考文献 	

いて、現在得られている分子知見を概観した。細胞膜

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HCO 3-輸送体、無機炭素流路調整を行うと考えられる
C Aの局在、およびピレノイド機能の一端が分子レベルで明らかになりつつある。しかし、細胞外からCO 2を取り込むシステム、複雑に重層した葉緑体包膜系の無機炭素輸送システム、ピレノイド因子の詳細と機190

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Studies on CO2 Acquisition and CO2 Sensing Mechanisms in Marine Diatoms
using Cell Engineering Approaches
Sae Kikutani, Kensuke Nakajima, Yusuke Matsuda*
Department of Bioscience, Research Center for Environmental Bioscience, School of Science and Technology,
Kwansei Gakuin University

192

光合成研究22 (3) 2012

報告記事
若手の会活動報告〜第七回セミナー開催、サイエンスアゴラ2012出展〜
東京大学 大学院総合文化研究科
成川礼

10月13−14日にかけて、若手の会第七回セミナーを長野県の中房温泉にて開催し、36名の参加がありました。
初日は参加者全員の自己・研究紹介と懇親会を行いました。二日目の午前中には、二次植物の代謝、ロドプシン型光合成、野外からの光合成細菌の単離に焦点を当てたセミナーを行い、午後にはシアノバクテリアと光合成細菌で構成される微生物マットの観察を行いました。初日の参加者全員による自己・研究紹介では、日を跨いでしまうくらい議論が白熱しました。セミナーとフィールドワークの詳細は、平出優人さん（名古屋大学）にご執筆いただいた参加報告記事をご覧ください。今回のセミナー企画では、特に、首都大学の松浦克美先生と学生さん達に多大な協力を頂きました。また、中房温泉の旅館の皆様にも格安での待遇を頂きました。この場を借りて、感謝申し上げます。
昨年、アウトリーチ活動を介した一般社会との対話的交流の必要性を感じ、サイエンスアゴラ2011に若手の会として出展しましたが、今年もサイエンスアゴラ2012に参加しました。昨年は時間枠出展で交流時間が限られていたので、今回は2日間の常時出展で、より深い交流を目指しました。その報告記事も掲載されていますので、あわせてご覧下さい。

セミナーの集合写真

193

光合成研究 22 (3) 2012

報告記事

日本光合成学会若手の会第7回セミナーに参加して名古屋大学 大学院 生命農学研究科
平出優人

平成24年10月13、14日と二日間の日程で光合成若た。普段、光合成関連の研究に携わる研究者は私を手の会第7回セミナーが行われました。私にとって昨含め陸上植物に代表されるクロロフィル型の光合成に

年度に引き続き今回が二回目の参加となります。これ

注目が行きがちです。今回ロドプシン型光合成というまでのセミナー内容に加え今回は開催地である中房異なる機構によって機能する光合成について知る機会

温泉で見られる微生物マットの観察を行うフィールドを頂き、生物の光利用の新たな一面を知ることがでワークも執り行って頂きました。三つの講演、各参きました。

加者の発表、フィールドワークという非常に有意義で三つ目は花田智博士（産業技術総合研究所）の魅力的なセミナーであったと思います。今回は主に講「Roseiflexus castenholzii の中房温泉からの分離」で演の内容とフィールドワークに参加して感じたことにす。花田先生は開催地である中房温泉の微生物マット

ついてご報告したいと思います。

から Roseiflexus castenholzii という光合成細菌の分離

一つ目の講演は辻敬典博士（筑波大学、生命環境

培養に初めて成功された方です。中房温泉では、好熱科学研究科）による「二次共生藻の光合成炭素代謝性のシアノバクテリアや光合成細菌が形成する微生物の特徴」でした。植物のオルガネラである葉緑体のマットを観察することができます。その中で赤色のバ成立はかつてシアノバクテリアが宿主細胞と細胞内共クテリア層を形成するのが Roseiflexus castenholzii だ

生した結果であることはよく知られていますが、そのそうです。花田博士は Roseiflexus castenholzii を含め菌ような真核藻類をさらに細胞内に共生させて光合成株の単離培養の難しさ、そしてそれ以上に、面白さを能力を獲得した生物たちが存在します。このように二ユーモアを交えながら熱く語っていただきました。特

次共生によって生まれた植物（二次植物）はハプトに細菌の擬人化という表現が面白く、光合成細菌へ藻、珪藻、ユーグレナなど多様に分布し、また二度の知見がより一層深まると共に、花田博士の研究者の共生過程を経ているため、炭素代謝経路や膜構造において様々な面白い特徴が見られるそうです。このような点やゲノム情報から推察される二次植物の進化過程について話され、非常に魅力的な講演でした。
二つ目の講演は吉澤晋博士（東京大学、大気海洋研究所）の「クロロフィルとロドプシン

光をめぐる奇妙な関係」でした。クロロフィル型の光合成とは異なり、ロドプシンによって行われる光合成は普段の研究生活では触れる機会がなく非常に興味深いものでした。ロドプシンを保持する細菌は単離培養することが非常に難しいこともあって、生理学的な解析が困

中房温泉に見られる微生物マット
写真（左）：コンクリート壁から漏れ出す温水に沿ってシ
アノバクテリア、光合成細菌、化学合成細菌などが生息し、優占種の違いによって様々な色となる。
写真（右）：緑色の好熱性シアノバクテリアおよび赤色の光合成細菌 Roseiflexus castenholzii が見られる。写真（右）提供：浅井智宏（名古屋大学）

難だそうです。吉澤博士はメタゲノム解析によって、海洋には予想以上にロドプシン型光合成を行う細菌が繁栄していること、また海洋の生態系に重要な役割を担っている可能性があるということを話されまし194光合成研究としての熱い姿勢や考え方がとても印象的でした。

22 (3) 2012

多くの研究が生物の発達させてきた様々なメカニズ

今回の講演は光合成細菌から二次植物、更にはロムを理解するために行われています。そして私自身もドプシン型光合成に至まで、非常に多様である「光そのような研究を行う一人ですが、自然環境にこそ合成」のあり方について考えさせられました。また生物がもつメカニズムの本質が存在することを理解し生命を支える光のエネルギー源としての重要性を再認た上で、研究を進めなければならないと感じまし識できたという点でも今回の講演は非常に有意義でた。

あったと思います。

また今回詳しくご紹介できませんが、一日目には上記の講演に加えて、二日目の午後には今回のセミ

参加者ひとり一人が自身の研究テーマについて発表

ナーのもう一つの重要な目的である微生物マットのを行い、それらも生物物理的な視点から生理学まで観察に参加させて頂きました。中房温泉の水温は摂非常に幅広く、とても興味深く聴かせて頂きまし氏60-70度にもなります。そのような高熱環境に生息た。

する好熱性のシアノバクテリアや光合成細菌を実際に総括して、このセミナーを通して、自身の研究分野

目で見て、そして手で触れて実感する機会を頂きましから少し離れた様々な研究分野に触れられたことた。微生物マットはシアノバクテリアの深い緑に光合で、自身の視野を広げられたと思います。そして改め

成細菌の赤が混じりとてもカラフルです。今回そのよて「光合成」という一つのテーマに対し、まだまだうな自然環境で形成される微生物マットを観察して最未知の領域があり、私たちがこれから解き明かしていも強く感じたことは、逆説的ですが、私たちが普段くべき課題が無数に存在していることを感じました。

研究室で保持しているモデル生物たちは非常に特殊でそして私自身、その中のほんの一部でも明らかにし光あると言うことです。私自身は実験のため、通常、恒合成分野の発展に貢献できるよう、これからも研究

常的な生育条件でシアノバクテリアを培養していまに従事していきたいと思います。

す。その一方で、研究室での彼らはやはり自然界での最後になりましたが、セミナーを主催して頂いた東京姿とはいくらか異なります。自然界で彼らは他生物と大学の成川礼先生にこの場をお借りして感謝申し上げ

相互作用し、常にその生育環境は変動するはずです。

ます。

195

光合成研究 22 (3) 2012

報告記事
サイエンスアゴラ2012「世界を支える光合成〜植物のチカラを感じてみよう〜」 出展報告1
2
3

自然科学研究機構 基礎生物学研究所
5

大阪府立大学 大学院 理学系研究科
6

智広、2川上恵典、3辻

活動内容の報告大阪市立大学 複合先端研究機構

筑波大学 大学院 生命環境科学研究科

41浅井

名古屋大学 大学院 理学研究科

敬典、4大西東京大学 大学院 総合文化研究科
紀和、5岡島公司、6成川礼ってなんだろう？ 〜光と植物の不思議〜」（若手の「サイエンスアゴラ」は、独立行政法人日本科学技会の有志で作成した一般向けの解説書、光合成研究

術振興機構が主催する科学と社会のコミュニケーシ

2011, 21(3), pp.137-141を参照）をほぼ全て配布してしョンを目的としたイベントである。原則として誰でもまう嬉しい結果となった。さらに嬉しいことに、本無料で自由に参加でき、小さな子供からお年寄り、

企画はサイエンスアゴラにふさわしい、科学に対するさらには外国人の方など、様々な人が集う。出展企

人々の興味関心を広げる優れた企画として、「サイエ画は公募で決定され、サイエンスアゴラの趣旨に沿う

ンスアゴラ賞」にも選ばれた。具体的な活動内容は企画であれば特別な条件は一切無く、誰でも応募す以下の通りである。

ることができる。今回で7回目を数え、今年は「見つけよう1) 光合成を解説したパネル展示

あなたと「科学」のおつきあい」をテーマに、2012年11月10~11日に東京都お台場にある日本科

小冊子「光合成ってなんだろう？ 〜光と植物の不学未来館を中心とした国際研究交流大学村で開催さ思議〜」の各ページを A 0 サイズのポスターで掲示れた。光合成学会若手の会では、光合成研究のアウ
トリーチ活動の一環として、昨年から出展者側で参加している。
今回は「世界を支える光合成〜植物のチカラを感じてみよう〜」と題した出展企画が採択され、常設ブースでの光合成研究の展示および解説、デモ実験などを行った。昨年の時間枠指定の展示では参加者とのコミュニケーションが不十分であったことを反省し、直感的で話題にしやすい内容を考え、参加者との相互のコミュニケーションに重きを置いた。会場内の見通しの良い区画をいただいたことや開催期
間中の天候にも恵まれたことで、予想以上にたくさんの参加者がブースで足を止めてくださった。終わってみれば、用意していた200部以上の小冊子「光合成196

光合成研究22 (3) 2012

し、訪れた参加者に光合成の基礎や応用研究への展開を解説した。参加者のなかには普段から光合成に興味を持ち、自分なりの意見や疑問をもっている方も多かった。そのような方々、ひとりひとりの質問や要望にリアルタイムで応えていくことで、お互いの理解や今後の光合成研究の在り方を考える良い機会が得られた。

2) 光合成装置の結晶構造の映像
光化学系I、II、シトクロムb 6 f複合体、F o F 1 -ATP合成酵素の結晶構造を解説した動画を作成し、大型のを用意し、シリカゲルの薄層をつかったクロマトグ

スクリーンに映し出すことで、訪れた参加者に光合成ラフィーを体験してもらった。わずか数分の間に様々装置の精巧さや複雑さを解説した。また、最新のトな色素が分離していく様に、小さな子供だけでなく、ピックである光化学系IIの結晶構造解析の成果をアピ

年配の方もじっと見入るのが印象的だった。

ールし、光合成研究の面白さや難しさを伝えた。多くの参加者が構造の美しさとその解明までの長い道2.

程に感動してくださった。また、今後の応用研究に期

水草の二酸化炭素吸収による作用スペクトルの可視化待される方も多かった。

オオカナダモに単色LEDで光照射し、二酸化炭素の発生をp H指示薬によって可視化した。多色のL E D光3)光合成に関するデモ実験

源を使い、赤色の光でもっとも光合成活性が高くな

光合成と色の密接な関係について、直感的に感じる

り、緑色のクロロフィル色素が光合成を駆動している

ことができるデモ実験を行った。カラフルな色素やことを感じてもらった。

光源が目に止まり、多くの参加者が実験に参加してくださった。実験自体の面白さと詳しい解説で、多く

3. 色素タンパク質の光照射実験の年代の参加者に光合成に自然に興味をもってもらう

同じフィコビリン色素を結合しているフィコシアニ

ことができたと感じる。

ンとシアノバクテリオクロムに赤色光を照射し、蛍光や光変換を見てもらうことで両者の構造や機能の違

1. 薄層クロマトグラフィーによる光合成色素の分離

いを感じてもらった。シアノバクテリオクロムの色がホウレンソウの葉緑体やスピルリナ、クロレラなど

一瞬の光照射で変わることに多くの参加者が驚き、集光装置の多様性や光受容の重要性を伝える良いき
っかけになった。

4) 様々な光合成生物の観察
高等植物であるシロイヌナズナをはじめ、ほぼ全ての分類群を網羅した 2 0 種の藻類、様々な色の光合成
細菌を展示した。微細藻については光学顕微鏡を用意し、スピルリナの螺旋やユーグレナのすじりもじり運動、珪藻の殻の幾何学模様などを観察してもらった。なかでも様々な珪藻の殻を並べて作ったミクロのクリスマスツリーに感動する参加者が多かった。緑
色だけではない光合成生物のカラフルさや多様な形態を実感してもらうことで、色素の多様化や多段階の197

光合成研究 22 (3) 2012

ほぼ全ての来場者の方々が本出展について、「楽しかった」、「勉強になった」と感じてくれたのは素直に嬉しいことである。

細胞内共生という複雑な光合成生物の進化の面白さを参加者に伝えることができた。
ポスター、展示、動画、実験、説明のそれぞれについて評価項目を設けたが、全ての項目において、良アンケートを基にした今回の出展の評価

い評価をいただいた。特に、観察、実験、説明の項

今回の出展では、来場者の方々にアンケートに答目の評価が高かった。来場者自らが参加し、相互にえてもらった。初日の午前中は来場者への対応で慌交流できる機会を設けることがアウトリーチ活動にただしく、アンケートを配布できなかったが、初日のおいて重要であると実感した。

午後からアンケートを配布し、55名の皆様に答えて頂配布した冊子については、まだ読んでいない方も多いた。まず、男女比、年齢構成をみると、男女まんべかったが、図が大きく、重要部分を赤字でハイライ

んなく、幅広い年齢層の方々に参加いただけたことトしてある点を特に評価していただいた。また、本出が分かる。

展について良かったところ、悪かったところを挙げ

参加理由として、「たまたま前を通りかかったから」という理由が最も多かったことは好ましい。光
合成に特に興味を持って来場したわけではない方々に光合成研究をアピールできたことは大きな収穫である。もちろん、光合成に興味があったという方々にも多く参加いただけた。また、出展への期待として、「光合成や植物について学べる」や「最新の研究について知る」が多かった。私たちと参加者、お互いの目的がよく合致していたといえる。

198

光合成研究22 (3) 2012てもらったところ、良かった点として、説明の丁寧

は、研究の方向性を社会に委ねると応用的な研究しさ、スタッフの熱心さ、実際に生物を観察し実験でかできなくなると考えている者もいる。今回の出展できる点などを評価いただいた。一方、悪かった点とも人工光合成や藻類による油産生といった最新のト

しては、時間が足りない、ちょっと狭い、実験が順番

ピックに興味を持ってブースを訪れる参加者も少なく待ちになるなどの出展の制約上対応が難しいことがなかったが、解説や応答では「できることだけでな多かったが、「研究成果が具体的にどういった効果

く、わからない、すぐにはできないことも暈かさずがあるのか分かりやすくすると良い」や「系統立て伝える」、「直接的な応用を目指していない基礎研究て説明するともっと分かりやすい」といった今後にも重要であることを伝える」ことを心がけた。参加者

フィードバックできる貴重な意見もいただけた。まに真摯に応対し、研究を長い目で見て欲しいというた、自由記入欄では、「皆さんの熱い気持ちが伝わことを素直に伝えたことで、現状を理解したうえで改りました」、「なんだか、とっても好感を持ちまし

めて光合成研究に期待して下さる方が多かった。

た。活躍してね！」など、こちらの熱意に負けず劣ら第三に、中等教育現場とのフィードバック関係を考ずの熱い声援をいただけた。総じて、光合成研究に対えるきっかけになったことである。将来の光合成研するポジティブな思いを、来場者の方々から受け取る究を考えた場合、新たな研究者の参入が不可欠であことができた。

り、中学校や高等学校での光合成の教育は重要である。今回の出展では、中学生や高校生の他、教員の出展で見えてきたアウトリーチ活動の意義方やその卵の参加も目立った。最近の中等教育の現研究者にとって、アウトリーチ活動は基本的にボラ場では、光合成に興味をもつ学生が増えてきているもンティアである。サイエンスアゴラの出展も若手の会のの、光合成は奥深くて独学も難しく、教育や実の有志によるボランティアで運営しており、本会から習、課題の与え方に困っている現状があるらしい。

材料費や出版費用の一部を援助いただいているもの

この問題を私たち若手の会だけで解決することはでの、旅費などの必要経費のほとんどは基本的に自費きないが、対話する機会ができたことを非常に喜ぶである。そのような背景から、アウトリーチ活動で教員の方が多く、光合成学会として参加する意義を感研究者側に得るものが少ないと考える者は少なくなじた。

い。しかし、過去2回のサイエンスアゴラでの出展で今後の活動

私たち若手研究者が感じた取ったものは、このような不安を払拭するものであった。

研究に必要になる資金は、多くの場合、科学研究

第一に、一般社会で科学へ高い関心をもつ人が決費補助金などの公的な競争的資金で賄われている。従して少なくないことである。今回のデモ実験では、子って、研究者にはパトロンである一般社会に成果を伝供が純粋な興味で実験を楽しんでいる一方で、その親える義務がある。普段の研究生活では文部科学省や御さんが「お母さんの方が面白いわ」と実験の解説

日本学術振興会、科学技術振興機構とのやりとりをに興味津々で聞き入るといったパターンが多かっ

中心に考えてしまいがちだが、今回サイエンスアゴラ

た。カラフルな光合成生物を見てアートにたとえて感

2 0 1 2での出展を通じて、一般社会との直接的なコミ動する方もおられた。参加者の多くが決して科学に明ュニケーションの重要性を再認識できた。ボランテ

るいわけではないなかで、幅広い背景の方に光合成研ィアで参加した若手の会有志全員にとって、各々の光究に対して興味を持って頂けたことは、研究の面白さ

合成研究の展開を考える良い機会となった。また、や重要性を伝える努力が如何に大切であることを物

今企画がサイエンスアゴラ賞を受賞したことは、一般語っている。また少し違う観点では、小学校に通うの方々、他の出展の方々、運営する方々も、光合成前の子供とその親御さんの興味を得られたことは、研究を重要と感じ、光合成研究者の今後のアウトリ

遠い将来の優秀な研究者の育成にも繋がるのではな

ーチ活動にさらなる期待を抱いていることの証左でいだろうか。

あろう。今後はサイエンスアゴラに継続して参加する

第二に、基礎研究と応用研究の重要性を多くの参他、関東地区以外でもアウトリーチ活動を模索し、加者に理解してもらえたことである。研究者の中に幅広い若手研究者に一般社会とのコミュニケーショ

199

光合成研究 22 (3) 2012

ンの機会を設けたい。このような活動は地道ではあ筑波大学

野村真美（展示用の株の提供）、馬場将

るが、将来的に本会の拡大、さらには光合成研究の人（展示株紹介用ポスターの作成、当日の運営）

発展に繋がると信じている。

東京大学

溝上祐介（植物体の提供、当日の運営）、佐々木大地（植物体の提供）、渡辺麻衣、清謝辞

田浩史、榎本元、前田海成（事前準備、当日の運今回の出展にあたっては、若手の会幹事以外の多く

営）の方にサポートして頂きました。この場を借りて厚く

東京工業大学

岩井雅子（当日の運営）

御礼申し上げます。

首都大学東京嶋田敬三、清水隆之（光合成細菌の提供）
国立環境研究所

志村遥平（展示用の株および珪藻

化学同人

アートプレパラートの提供）

浅井（山田）歩（事前準備）

以上、敬称略事務局からのお知らせ★入会案内
本会へ入会を希望される方は、会費（個人会員年会費：￥1,500、賛助法人会員年会費：￥50,000）
を郵便振替（加入者名：日本光合成学会、口座番号：00140-3-730290）あるいは銀行振込（ゆうちょ銀行、０１９店(ゼロイチキュウと入力)、当座、0730290

名前：ニホンコウゴウセイガッカイ）にて送金の上、次ページの申し込み用紙、または電子メールにて、氏名、所属、住所、電話番号、ファッ
クス番号、電子メールアドレス、入会希望年を事務局までお知らせください。
★会員名簿管理方法の変更と会費納入のお願い
学会の運営は、皆様に納めていただいております年会費によりまかなわれております。昨年度、会費滞納者を名簿から削除するお願いをしました。当該年度の会費が未納の場合、光合成研究が送られてくる封筒に、会費未納が印字されています。ご都合のつくときに、会費を納入下さい。１年間会費を滞納された場合、次年度よりお名前が会員名簿から削除され、光合成研究は届かなくなります。再入会される場合は、未納の分もあわせてお支払いいただきます。2011年1月に名簿の変更を行いましたので、複数年度の会費滞納者はおられなくなりました。会費納入状況などにつきましては、ご遠慮なく事務局（shikanai@pmg.bot.kyoto-u.ac.jp）までお問い合わせください。会員の皆様のご理解とご協力をお願い申し上げます。

200

光合成研究22 (3) 2012

日本光合成学会会員入会申込書

平成日本光合成学会御中
私は日本光合成学会の趣旨に賛同し、平成
[
[

[

年

月

日

年より会員として入会を申し込みます。

]内に会員名簿上での公開承諾項目に○印をつけてください] 氏名（漢字）（必須）
氏名（ひらがな）
氏名（ローマ字）
] 所属

[

] 住所1
〒

[

] 住所2（自宅の方または会誌送付先が所属と異なる場合にのみ記入）
〒

[
[
[
[

] TEL1] TEL2 (必要な方のみ記入）] FAX] E-mail

個人会員年会費	

	

 1,500円	

 (会誌、研究会、ワークショップなどの案内を含む）
賛助法人会員年会費		

 50,000円	

 (上記と会誌への広告料を含む）（振込予定日：平成年月日）（会員資格は１月１日〜１２月３１日を単位とします）＊複数年分の会費を先払いで振り込むことも可能です。その場合、通信欄に（何年度〜何年度分）とお書き下さい。
連絡先〒153-8902 東京都目黒区駒場3-8-1
東京大学 大学院総合文化研究科 広域科学専攻 生命環境科学系
池内・成川研究室内 日本光合成学会
TEL: 03-5454-6641, FAX: 03-5454-4337
E-mail: photosyn@bio.c.u-tokyo.ac.jp
ホームページ: http://photosyn.c.u-tokyo.ac.jp

郵便振替口座 加入者名：日本光合成学会 口座番号：00140-3-730290
銀行振込の場合 ゆうちょ銀行、０１９店(ゼロイチキュウと入力)、当座、0730290
名前：ニホンコウゴウセイガッカイ

201

光合成研究 22 (3) 2012

日本光合成学会会則
第１条

名称

本会は日本光合成学会（The Japanese Society of Photosynthesis Research）と称する。
第２条

目的

本会は光合成の基礎および応用分野の研究発展を促進し、研究者相互の交流を深めることを目的
とする。
第３条

事業

本会は前条の目的を達成するために、シンポジウム開催などの事業を行う。
第４条

会員

１．定義
本会の目的に賛同する個人は、登録手続を経て会員になることができる。また、団体、機関
は、賛助会員になることができる。
２．権利会員および賛助会員は、本会の通信および刊行物の配布を受けること、本会の主催する行事に参加することができる。会員は、会長を選挙すること、役員に選出されることができる。
３．会費
会員および賛助会員は本会の定めた年会費を納めなければならない。
第５条

組織および運営

１．役員
本会の運営のため、役員として会長１名、事務局長１名、会計監査１名、常任幹事若干名をおく。役員の任期は２年とする。会長、常任幹事は連続して二期を越えて再任されない。事務局長は五期を越えて再任されない。会計監査は再任されない。
２．幹事
幹事数名をおく。幹事の任期は４年とする。幹事の再任は妨げない。
３．常任幹事会
常任幹事会は会長と常任幹事から構成され、会長がこれを招集し議長となる。常任幹事会は本会の運営に係わる事項を審議し、これを幹事会に提案する。事務局長と会計監査は、オブザーバーとして常任幹事会に出席することができる。
４．幹事会
幹事会は役員と幹事から構成され、会長がこれを招集し議長となる。幹事会は、常任幹事会
が提案した本会の運営に係わる事項等を審議し、これを決定する。
５．事務局
事務局をおき、事務局長がこれを運営する。事務局は、本会の会計事務および名簿管理を行う。
６．役員および幹事の選出
会長は会員の直接選挙により会員から選出される。事務局長、会計監査、常任幹事は会長が幹事の中から指名し、委嘱する。幹事は常任幹事会によって推薦され、幹事会で決定され202

光合成研究22 (3) 2012

る。会員は幹事を常任幹事会に推薦することができる。
第６条

総会

１．総会は会長が招集し、出席会員をもって構成する。議長は出席会員から選出される。
２．幹事会は総会において次の事項を報告する。
１）前回の総会以後に幹事会で議決した事項
２）前年度の事業経過
３）当年度および来年度の事業計画
３．幹事会は総会において次の事項を報告あるいは提案し、承認を受ける。
１）会計に係わる事項
２）会則の変更
３）その他の重要事項
第７条

会計

本会の会計年度は１月１日から１２月３１日までとする。当該年度の経理状況は、総会に報告され、その承認を受ける。経理は、会計監査によって監査される。本会の経費は、会費および寄付金
による。

付則
第１

年会費は個人会員1,500円、賛助会員一口50,000円とする。

第２

本会則は、平成１４年６月１日から施行する。

第３

本会則施行後第一期の会長、事務局長、常任幹事にはそれぞれ、第５条に定める規定にかかわらず、平成１４年５月３１日現在の会長、事務局担当幹事、幹事が再任する。本会則施行後第一期の役員および幹事の任期は、平成１４年１２月３１日までとする。

第４

本会則の改正を平成２１年６月１日から施行する。

日本光合成学会の運営に関する申し合わせ
1. 幹事会：
幹事は光合成及びその関連分野の研究を行うグループの主催者である等、日本の光合成研究の発展に顕著な貢献をしている研究者とする。任期は4年とするが、原則として再任されるものとする。
2. 事務局：
事務局長の任期は2年とするが、本会の運営を円滑に行うため、約5期（10年）を目途に再任されることが望ましい。
3. 次期会長：
会長の引き継ぎを円滑に行うため、次期会長の選挙は任期の1年前に行う。
4. 常任幹事会：
常任幹事会の運営を円滑におこなうため、次期会長は常任幹事となる。

203

光合成研究 22 (3) 2012

幹事会名簿
秋本誠志＊	

神戸大学大学院理学研究科

園池公毅	

浅田浩二	

京都大学

高市真一	

池内昌彦	

東京大学大学院総合文化研究科

高橋裕一郎	

池上

勇	

帝京大学

田中

歩	

北海道大学低温科学研究所

泉井桂	

近畿大学生物理工学部生物工学科

田中

寛＊	

東京工業大学資源化学研究所

名古屋大学

民秋

均＊	

立命館大学総合理工学院

神奈川大学理学部

都筑幹夫	

東京薬科大学生命科学部

臼田秀明	

帝京大学医学部

出羽毅久＊	

名古屋工業大学大学院工学研究科

榎並

勲	

東京理科大学寺島一郎	

東京大学大学院理学系研究科

遠藤

剛＊	

京都大学大学院生命科学研究科

徳富(宮尾)光恵 	

伊藤

繁	

井上和仁	

早稲田大学教育学部
日本医科大学生物学教室
	

岡山大学大学院自然科学研究科

農業生物資源研究所

大岡宏造	

大阪大学大学院理学研究科

大杉

東京大学大学院農学生命科学研究科

鞆

東京工業大学仲本

首都大学東京大学院理工学研究科
大阪市立大学大学院理学研究科

立	

太田啓之	

光合成研究チーム達也	

東京理科大学理学部

準＊ 	

埼玉大学大学院理工学研究科

バイオ研究基盤支援総合センター

永島賢治＊	

大友征宇＊	

茨城大学理学部

南後

大政謙次	

東京大学大学院農学生命科学研究科

西田生郎	

埼玉大学大学院理工学研究科

小川健一	

岡山県農林水産総合センター

西山佳孝	

埼玉大学大学院理工学研究科

	守	

生物科学研究所野口巧	

名古屋大学理学研究科

小野高明	

茨城大学工学部生体分子機能工学科

長谷俊治	

大阪大学蛋白質研究所

小俣達男	

名古屋大学大学院生命農学研究科

林

愛媛大学

垣谷俊昭	

名古屋大学

	

無細胞生命科学工学研究センター

菓子野康浩＊	

兵庫県立大学理工学部

原登志彦	

北海道大学低温科学研究所

金井龍二	

埼玉大学

彦坂幸毅	

東北大学大学院生命科学研究科

	

神谷信夫＊

秀則	

大阪市立大学大学院理学研究科

久堀徹	

東京工業大学資源化学研究所

熊崎茂一＊	

京都大学大学院理学研究科

日原由香子＊	

埼玉大学大学院理工学研究科

栗栖源嗣＊	

大阪大学蛋白質研究所

檜山哲夫	

埼玉大学

小池裕幸	

中央大学理工学部

福澤秀哉	

京都大学大学院生命科学研究科

小林正美	

筑波大学大学院数理物質科学研究科

藤田祐一	

名古屋大学大学院生命農学研究科

坂本

岡山大学資源生物科学研究所

前

東北大学

櫻井英博	

早稲田大学

牧野

佐藤和彦	

兵庫県立大学

増田真二＊	

佐藤公行	

岡山大学

佐藤直樹	

東京大学大学院総合文化研究科

増田

佐藤文彦	

京都大学大学院生命科学研究科

松浦克美	

首都大学東京都市教養学部

鹿内利治	

京都大学大学院理学研究科

松田祐介＊	

関西学院大学理工学部

近畿大学農学部

真野純一＊	

山口大学農学部

理化学研究所植物科学研究センター

皆川

基礎生物学研究所
京都大学大学院地球環境学堂

	

重岡

亘	

成	

篠崎一雄＊	

	

島崎研一郎	

忠彦	周	

東北大学大学院農学研究科
東京工業大学	建	

バイオ研究基盤支援総合センター
東京大学大学院総合文化研究科

純	

九州大学大学院理学研究院

宮下英明＊	

嶋田敬三	首都大学東京宮地重遠	

海洋バイオテクノロジー研究所

白岩義博＊	

筑波大学生物科学系

村田紀夫	

基礎生物学研究所

沈

岡山大学大学院自然科学研究科

山谷知行	

東北大学大学院農学研究科

名古屋市立大学

横田明穂	

	

建仁	

杉浦昌弘	

	

杉田

護	

大学院システム自然科学研究科
名古屋大学遺伝子実験施設

杉山達夫	

名古屋大学

鈴木祥弘	

神奈川大学理学部

奈良先端科学技術大学院大学
	

和田

元	

バイオサイエンス研究科
東京大学大学院総合文化研究科＊平成23年より新幹事

204

光合成研究22 (3) 2012

編集後記

「光合成研究」の編集を終えるにあたって
東京大学 大学院 総合文化研究科
増田建（日本光合成学会

常任幹事・会誌担当）

前任の野口巧先生より引き継ぎ、2009年の「光合成研究」19巻1号（通巻54号）から今号（通巻65号）に至る
迄の4年間、合計12巻の編集を担当しました。今号をもって任期満了となり、後任の編集担当である東京大学の野口航先生にバトンタッチすることとなります。この4年間の間には、東日本大震災が発災するなど、いろいろな出来事がありました。正直な感想として、ようやく次の方にリレーすることが出来て、ほっとしています。
思い起こせば、4年半程前に池内先生が会長選挙で選出されたとの話を朝の通勤途中に成川さんから聞き、嫌な予感を覚えていたところ、丁度その日に池内先生が私の研究室に尋ねてこられて、会誌編集をお願いされたのが始まりで、それからの自転車操業の日々でありました。会誌編集を始める上で考えたことは、丁度、「日本光合成研究会」が「日本光合成学会」へと移行する時期に当たったため、「研究会誌」から「学会誌」にどのように脱皮し、成長していくべきかということでした。記憶を整理する意味で、この4年間に行なってきた学会誌へのの取り組みについてまとめておきたいと思います。全てが成功した訳でなく、失敗に終わったものや、まだまだ改革途上にあるものも残っています。
日本光合成学会に移行するに当たっての池内新会長の意向は、生物領域だけでなく化学や生物物理、生態などの広い領域からの光合成研究者の参加を募りたいというものでした。それまでの1人だけの編集体制では、とても広い領域をカバーすることは叶わないため、まず編集委員会を立ち上げることとしました。しかし、私の余裕の無さから、なかなか編集委員会で会誌の内容について有意義な検討を行なうことが出来ず、有効に機能したとは言えません。ただ私が編集に困った時には、編集委員の先生に泣きつき、随分助けて頂きました。お引き受け
頂いた先生方に心から感謝致します。また投稿して頂いた記事原稿について、査読を行うことを始めました。これは特に若手研究者や学生が執筆した原稿について、第三者の評価・批評を得ることにより、論文執筆を訓練す
るとともに、研究業績としても活かしてもらおうというもので、これによって記事の内容も随分レベルアップしたのではないかと考えています。また頂いた原稿に、英語のタイトルを付けることも始めました。本当は英語のアブストラクトも掲載すべきと考えていますが、未だ日本語要約も付けていない段階ですので、これらについては今後の検討課題だと考えています。
また会誌を電子ファイルとして、ウェブサイト上で公開していたことに当たり、著作権の委譲について明確化しました。さらに会誌の国会図書館への寄贈とJSTの科学技術文献データベースJDreamIIへの収録、またISSN番号（1884-2852）を取得することで、国際的な学術雑誌としてデータベース上で検索できるようにしました。
会誌の内容については、学会誌として読んでいてもっと楽しく、学術的に価値あるものにしたいと考えていました。これまでの学会参加などの報告記事も良いのですが、日本語のまとまった解説を特集として掲載すれば、学会誌として多くの会員の方に手に取って頂けるのではないかと考えました。そこで、各号に解説特集を設ける
ことにしました。この解説特集に当たっては、毎回 Guest Editor に編集をお願いすることで、より広い分野の先生に執筆をお願いするとともに、原稿収集および編集作業を分担することが出来ました。その後、解説特集については、毎年開催されるシンポジウムのオーガナイザーに Guest Editor をお願いし、シンポジウムのスピーカーを中心に解説記事を執筆して頂く形にしました。これにより、シンポジウムに参加できなかった学会員もシンポジ
ウムの内容を知ることが出来、また原稿収集の作業も計画的に行なえるようになりました。またシンポジウムでのポスター発表や口頭発表の発表賞受賞者に、記事を執筆して頂く形も定着しました。会誌の編集に当たって、もっとも頭を悩ませるのが記事の執筆依頼ですが、以上の方式で編集作業を行うことにより、随分計画性を持っ205

光合成研究 22 (3) 2012て会誌の内容を編集できるようになってきたと考えています。勿論、中には原稿を”飛ばす”不埒な輩も居られま
したが、殆どの方は良心的に原稿の締め切りを守って頂きました。
会誌の体裁については、これまでのやり方を踏襲するようにしましたが、よりすっきりしたデザインになるよ
うに心がけました。表紙を含む外装のデザインは配送担当の和田先生が担当されました。また目立たないながら、背表紙を付けることで、本棚に置いておいても探しやすくなるようにしました。
以上、振り返ればそれなりにいろいろと試みてきたようにも思います。会員の方々から、直接フィードバックを頂く機会がなかなか無いため、果たして現在の会誌がどのように評価されているかは分かりませんが、学会年会費の安さを考えれば、本会誌の内容は日本の学会の中でも有数のお得感があるのではないかと自負しています。学会誌はその研究分野のアクティビティを示す鏡です。この4年間で、光合成研究を取り巻く環境も随分変わってきました。これから、さらに多くの若手学生や研究者を引き込めるような、魅力ある「光合成研究」にしていく必要があります。その意味では、ますます活性化している若手の会の活動には、今後も多いに期待していきたいと考えています。本会誌についても、多くの方々が”自発的”に、「光合成研究」に原稿を投稿したいと思えるような会誌に成長できるように祈念しております。
編集作業の分業化も今後の課題です。これまで全ての編集作業を手弁当で行なってきたため、安い年会費でも運営できましたが、個々人の負担の上に発行を続けていくには限界があります。研究時間を割かずに如何に効率的に編集を行なっていくかは、次期会長の体制の基で真剣に検討をお願い出来ればと存じます。
最後に、「光合成研究」の編集を終えるにあたり、この 4 年間に記事を執筆して下さった多くの執筆者の方々、編集委員の先生方、池内会長並びに常任幹事、幹事の方々にお礼を申し上げます。

記事募集
日本光合成学会では、会誌に掲載する記事を会員の皆様より募集しています。募集する記事の項目は以下の通りです。
○トピックス：光合成及び関連分野での纏まりのよいトピックス的な記事。
○解説：光合成に関連するテーマでの解説記事。
○研究紹介：最近の研究結果の紹介。特に、若手、博士研究員の方々からの投稿を期待しています。
○集会案内：研究会、セミナー等の案内。
○求人：博士研究員、専門技術員等の募集記事。
○新刊図書：光合成関係、または会員が執筆・編集した新刊図書の紹介。書評も歓迎いたします。
記事の掲載を希望される方は、会誌編集担当、増田（ctmasuda@mail.ecc.u-tokyo.ac.jp) まで御連
絡下さい。

206

光合成研究 22 (3) 2012******************************************************************************************「光合成研究」編集委員会
編集担当 	

増田建（東京大学）発行担当 	

和田

元（東京大学）編集委員 	

栗栖源嗣（大阪大学）

編集委員 	

野口

編集委員 	

増田真二（東京工業大学）

航（東京大学）******************************************************************************************

日本光合成学会 2011-2012年役員会長	

池内昌彦（東京大学）

事務局	

鹿内利治（京都大学）

常任幹事	

常任幹事	

常任幹事	

常任幹事	

常任幹事	

常任幹事	

常任幹事	

常任幹事	

常任幹事	

常任幹事	

常任幹事	

常任幹事	

沈 建仁（岡山大学）	

（日本光生物学協会）
和田 元（東京大学）	

（会誌担当）
増田 建（東京大学）	

（会誌担当）
佐藤直樹（東京大学）	

（ホームページ担当）
寺島一郎（東京大学）	

（企画担当）
西田生郎（埼玉大学）	

（企画担当）
小林正美（筑波大学）	

（企画担当）
原登志彦（北海道大学）	

（企画担当）
牧野 周（東北大学）	

（企画担当）伊藤 繁（名古屋大学 名誉教授）	

 （企画担当）太田啓之（東京工業大学）	

（企画担当）
皆川 純（基礎生物学研究所）	

 （企画担当）会計監査	

田中 歩（北海道大学）******************************************************************************************
光合成研究 第22巻 第3号 （通巻65号） 2012年12月31日発行

日

本

光

〒153-8902

合

成

学

会

東京都目黒区駒場3-8-1

東京大学 大学院総合文化研究科 広域科学専攻 生命環境科学系
池内・成川研究室内

日本光合成学会

TEL: 03-5454-6641, FAX: 03-5454-4337
E-mail: photosyn@bio.c.u-tokyo.ac.jp
ホームページ: http://photosyn.c.u-tokyo.ac.jp
郵便振替口座銀行振込の場合

加入者名：日本光合成学会

口座番号：00140-3-730290

ゆうちょ銀行、０１９店(ゼロイチキュウと入力)、当座、0730290
名前：ニホンコウゴウセイガッカイ

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