Euglena gracilisにおけるカロテノイド生合成のためのゲラニルゲラニルピロリン酸シンターゼ遺伝子(crtE)およびフィトエンシンターゼ遺伝子(crtB)の同定と機能解析

KATO Shota; TAKAICHI Shinichi; ISHIKAWA Takahiro; ASAHINA Masashi; TAKAHASHI Senji; SHINOMURA Tomoko

文献

J-GLOBAL ID：201602201552011921 整理番号：16A0226844

Euglena gracilisにおけるカロテノイド生合成のためのゲラニルゲラニルピロリン酸シンターゼ遺伝子(crtE)およびフィトエンシンターゼ遺伝子(crtB)の同定と機能解析

Identification and functional analysis of the geranylgeranyl pyrophosphate synthase gene (crtE) and phytoene synthase gene (crtB) for carotenoid biosynthesis in Euglena gracilis

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資料名：
巻： 16 号： Jan ページ： 16:4 (WEB ONLY) 発行年： 2016年01月
JST資料番号： U7027A ISSN： 1471-2229 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：イギリス (GBR) 言語：英語 (EN)

背景:単細胞植物性鞭毛虫,Euglena gracilisは,再生可能エネルギー生産の潜在的供給源として注目されている。バイオ燃料生産のための屋外池培養は過剰な直射日光が藻光合成を阻害し,生産性が低下する。カロテノイドは光合成時の集光に重要な役割を果たし,シアノバクテリア,藻類,高等植物の特定非光合成および光合成生物の光防護に寄与する。ミドリムシはβカロテンおよびキサントフィル(ゼアキサンチン,ジアトキサンチン,ジアジノキサンチンと9’-シスネオザンチンなど)を含むが,カロテノイド生合成経路はまだ明らかにされていない。結果:ミドリムシのカロテノイド生合成経路を明かにするため,RNA-seqデータをtblastn検索し,ゲラニルゲラニルピロリン酸(GGPP)シンターゼ遺伝子(crtE)およびフィトエンシンターゼ遺伝子(crtB)を探索し,そのcDNAを得た。Pantoea ananatisのカロテノイド生合成遺伝子を持つ大腸菌での相補性試験でユーグレナcrtE(EgcrtE)とEgcrtB cDNAはそれぞれGGPPシンターゼおよびフィトエンシンターゼをコードすることを示した。系統解析はEgcrtEとEgcrtBの予測蛋白質はそれぞれ藻類と高等植物のGGPPシンターゼとフィトエンシンターゼ蛋白質群と異なるクレードに属すことを示された。さらに,ミドリムシのcrtEとcrtB発現に及ぼす光ストレスの影響を調べた。25°Cで460または920μmol^-2/Sの連続照射は,対照(55μmol^-2/S)と比べてそれぞれ28~40%と13~91%までミドリムシ細胞密度を低減した。920μmol^-2/S連続光照射下で成長した場合,細胞は赤橙色に変色し,crtB発現が1.3倍となった。対照的に,EgcrtE発現は調べた光ストレス処理による影響を有意に受けなかった。結論:ミドリムシのCRTEとCRTBをコードする遺伝子を同定し,それらの蛋白質産物がカロテノイド生合成の初期段階を触媒することがわかった。さらに,ミドリムシにおける光ストレスに対するカロテノイド生合成経路の応答がcrtB転写のレベルにより少なくとも部分的に制御されることを見出した。本稿はミドリムシのcrtEとcrtBの初の機能解析である。(翻訳著者抄録)

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光合成 , 菌体の生産

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