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海洋細菌で見つけた新しい光エネルギー利用機構 -塩化物イオンを輸送するポンプの発見-
2014/04/10

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吉澤 晋・岩崎 渉・木暮一啓(東京大学大気海洋研究所)

東京大学大気海洋研究所の吉澤晋特任研究員,岩崎渉准教授,木暮一啓教授のグループは,宮崎大学の小椋義俊助教, 林哲也教授,マサチューセッツ工科大学のEdward F. DeLong教授らと共に,海洋細菌(Nonlabens marinus S1-08T)から光エネルギーを用いて塩化物イオンを細胞内に運び入れる新しい種類のポンプ(ロドプシン)を発見しました.

これまで太陽の光エネルギーを利用している海洋生物は,クロロフィルを持つ光合成生物,すなわち植物との考えが常識でした.しかし,10年ほど前にプロテオロドプシンと呼ばれるロドプシンの仲間で,光が当たると細胞内から水素イオン(H+)を排出するポンプが発見され,植物以外の海洋生物でも光エネルギーを利用していることが明らかになりました.生物共通のエネルギー物質であるATPは,細胞の内外におけるイオンの濃度差を利用して合成されているため,ロドプシンはエネルギー合成の観点からも重要です.またロドプシンによる光エネルギーの利用方法は非常にシンプルであるため,これまでにプロテオロドプシン以外のロドプシンが存在することが予想されていましたが,そのすべては明らかではありませんでした.

研究グループは今回新たに発見した塩化物イオンを細胞内に運び入れるロドプシンをClRCl- pumping RhodopsinCl-を運ぶロドプシン)と命名しました.また,Nonlabens marinus S1-08Tのゲノム解析から,この海洋細菌はClRの他に水素イオンやナトリウムイオンを細胞の外に運ぶロドプシンを持つことも明らかにしました.つまり,この海洋細菌は海水を構成する主要イオンである水素イオン,ナトリウムイオン,塩化物イオンの三つのイオンを,光を用いて運搬できます.

今後は,この海洋細菌がこれらの3種類のロドプシンをどのように操って生命活動を続けているのか,こうしたロドプシンはどの程度海洋細菌に広く見られるものなのか,ロドプシンはどの程度の光エネルギーを受け取っているのかなどを明らかにすることで,海洋細菌の光エネルギー利用機構に関する理解が深まるものと期待されます.

詳しくはこちら:

http://www.aori.u-tokyo.ac.jp/research/news/2014/20140408.html

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