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一番好きな論文アドベントカレンダー2017

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一番好きな論文アドベントカレンダー2017

  1. 1. 神様、仏様、 ウイルス様?な話 Twitter ID: @nkjmu D論執筆の気晴らしに参加しました 今年読んだ⼀番好きな論⽂アドベントカレンダー2017
  2. 2. 突然ですが
  3. 3. あなたはウイルスに 感染しました
  4. 4. 今のお気持ちは?
  5. 5. 嫌です
  6. 6. 嫌です なんか体内に いるなぁ
  7. 7. 嫌です なんか体内に いるなぁ https://www.flickr.com/photos/prochlorococcus/33750937901 (再使⽤が許可された画像より) 嬉しいかも・・
  8. 8. 嫌です なんか体内に いるなぁ https://www.flickr.com/photos/prochlorococcus/33750937901 (再使⽤が許可された画像より) 嬉しいかも・・ !?
  9. 9. 紹介する論⽂ 光化学系I, IIの遺伝⼦をを両⽅持つMyovirusは 感染したProchlorococcusのcyclic電⼦伝達を促進する https://www.nature.com/articles/s41564-017-0002-9
  10. 10. 光合成とは・・・? 光と⽔と⼆酸化炭素から 酸素と有機物を作る (中学理科〜⾼校⽣物)
  11. 11. 光合成とは・・・? 光と⽔と⼆酸化炭素から 酸素と有機物を作る (中学理科〜⾼校⽣物) おいおい、バカに しないでくれよー
  12. 12. もう少し詳しい「光合成」とは 光 b6/fPS II PS I 光 Pq Pc Fd ATP合成 酵素 光があたると PS II: 光化学系II Pq: プラストキノン Pc: プラストシアニン b6/f: シトクロムb6/f複合体 PS I: 光化学系I Fd: フェレドキシン 本業の⽅は⼤めに⾒てください・・・
  13. 13. もう少し詳しい「光合成」とは 光 H2O 2H+ 1/2O2 b6/fPS II PS I 光 Pq Pc Fd e– ATP合成 酵素 PS II: 光化学系II Pq: プラストキノン Pc: プラストシアニン b6/f: シトクロムb6/f複合体 PS I: 光化学系I Fd: フェレドキシン ⽔からH+, 電⼦が 本業の⽅は⼤めに⾒てください・・・
  14. 14. もう少し詳しい「光合成」とは 光 H2O 2H+ 1/2O2 b6/fPS II PS I 2H+ 光 Pq Pc Fd e– e– e– ATP合成 酵素2H+ PS II: 光化学系II Pq: プラストキノン Pc: プラストシアニン b6/f: シトクロムb6/f複合体 PS I: 光化学系I Fd: フェレドキシン 電⼦が伝達される 本業の⽅は⼤めに⾒てください・・・
  15. 15. もう少し詳しい「光合成」とは 光 H2O 2H+ 1/2O2 b6/fPS II PS I 2H+ 2H+ 光 Pq Pc Fd e– e– e– ATP合成 酵素 PS II: 光化学系II Pq: プラストキノン Pc: プラストシアニン b6/f: シトクロムb6/f複合体 PS I: 光化学系I Fd: フェレドキシン H+の勾配形成も 本業の⽅は⼤めに⾒てください・・・
  16. 16. もう少し詳しい「光合成」とは 光 H2O 2H+ 1/2O2 b6/fPS II PS I 2H+ 光 H+ H+ Pq Pc Fd e– e– e– ADP ATP NADP+ + H+ NADPH PS II: 光化学系II Pq: プラストキノン Pc: プラストシアニン b6/f: シトクロムb6/f複合体 PS I: 光化学系I Fd: フェレドキシン ATP合成 酵素2H+ NADPHやATP獲得(これらとCO2で有機物を作る) 本業の⽅は⼤めに⾒てください・・・
  17. 17. もう少し詳しい「光合成」とは H2O 2H+ 1/2O2 b6/fPS II PS I 2H+ H+ H+ Pq Pc Fd e– ADP ATP NADP+ + H+ NADPH PS II: 光化学系II Pq: プラストキノン Pc: プラストシアニン b6/f: シトクロムb6/f複合体 PS I: 光化学系I Fd: フェレドキシン ATP合成 酵素2H+ 本業の⽅は⼤めに⾒てください・・・ PSIだけが関わる電⼦の流れ→ cyclic electron flow
  18. 18. もう⼀度論⽂のタイトルを眺める 光化学系I, IIの遺伝⼦をを両⽅持つMyovirusは 感染したProchlorococcusのcyclic電⼦伝達を促進する https://www.nature.com/articles/s41564-017-0002-9
  19. 19. もう⼀度論⽂のタイトルを眺める 光化学系I, IIの遺伝⼦をを両⽅持つMyovirusは 感染したProchlorococcusのcyclic電⼦伝達を促進する https://www.nature.com/articles/s41564-017-0002-9
  20. 20. なんか光合成の遺伝⼦を持った なんとかってウイルスと それに感染したなんとかってやつ に関する論⽂なんだろうなぁ
  21. 21. というわけで本題へ 本⽇の主役その1 シアノファージ 本⽇の主役その2 シアノバクテリア (Prochlorococcus)(紹介論⽂:Fridman et al., 2017のFig. 1より)
  22. 22. というわけで本題へ 本⽇の主役その1 シアノファージ 本⽇の主役その2 シアノバクテリア (Prochlorococcus) 光合成細菌 (紹介論⽂:Fridman et al., 2017のFig. 1より)
  23. 23. これまでの研究 本⽇の主役その1 シアノファージ PSIIを作る遺伝⼦(何種類かある)を 持つシアノファージはたくさん   ⾒つかっていた それらの発現はシアノファージの  fitness(適応度)を上げると⾔われて いた (紹介論⽂:Fridman et al., 2017のFig. 1より)
  24. 24. これまでの研究 本⽇の主役その1 シアノファージ メタゲノム解析(とある環境中に  ある全ての遺伝⼦を調べる)では PSIを作る遺伝⼦も⾒つかっていた 熱帯・亜熱帯の⽔圏にちゃんとある のは分かっている・・・ だがしかし (紹介論⽂:Fridman et al., 2017のFig. 1より)
  25. 25. これまでの研究 本⽇の主役その1 シアノファージ ウイルスが採れない “mystery phage” とか⾔われる始末・・・ (紹介論⽂:Fridman et al., 2017のFig. 1より)
  26. 26. 今回の研究は Here, we have developed a targeted isolation strategy in an attempt to find such a PSI-carrying cyanophage. (抜粋)
  27. 27. 今回の研究は ウイルスを採ってくる戦略を発展させてPSIを持つ シアノファージを採ってきたぞ (意訳)
  28. 28. ファージを採るための戦略 (紹介論⽂:Fridman et al., 2017のFig. S1より) Synechococcus や Prochlorococcus といったシアノバクテリアを (シアノファージの⼊った)太平洋の 海⽔と⼀緒に培養
  29. 29. ファージを採るための戦略 (紹介論⽂:Fridman et al., 2017のFig. S1より) Synechococcus や Prochlorococcus といったシアノバクテリアを (シアノファージの⼊った)太平洋の 海⽔と⼀緒に培養 溶菌(ファージでシアノが死亡)が  起こった中で光合成遺伝⼦を持つと PCRで確認
  30. 30. ファージを採るための戦略 (紹介論⽂:Fridman et al., 2017のFig. S1より) Synechococcus や Prochlorococcus といったシアノバクテリアを (シアノファージの⼊った)太平洋の 海⽔と⼀緒に培養 溶菌(ファージでシアノが死亡)が  起こった中で光合成遺伝⼦を持つと PCRで確認 その中でまた溶菌するようなものを  ⾒つけ、別の光合成遺伝⼦を持つか  確認
  31. 31. これまでの研究 本⽇の主役その1 シアノファージ ウイルスが採れた “P-TIM68” T4-like myocyanocyanophage (紹介論⽂:Fridman et al., 2017のFig. 1より)
  32. 32. PSIの遺伝⼦(PsaA)の系統樹 Synechococcus (シアノバクテリア) P-TIM68など (シアノファージ) Prochlorococcus (シアノバクテリア) (紹介論⽂:Fridman et al., 2017のFig. 1より)
  33. 33. PSIの遺伝⼦(PsaA)の系統樹 Synechococcus (シアノバクテリア) P-TIM68など (シアノファージ) Prochlorococcus (シアノバクテリア) 環境配列のなかに P-TIM68 (単離されたもの)が (紹介論⽂:Fridman et al., 2017のFig. 1より)
  34. 34. P-TIM68が持つ光合成関連遺伝⼦ 光 H2O 2H+ 1/2O2 b6/fPS II PS I 2H+ 光 H+ H+ Pq Pc Fd e– e– e– ADP ATP NADP+ + H+ NADPH ATP合成 酵素2H+ PSI関連 7つ (紹介論⽂:Fridman et al., 2017のFig. 1より)
  35. 35. P-TIM68が持つ光合成関連遺伝⼦ 光 H2O 2H+ 1/2O2 b6/fPS II PS I 2H+ 光 H+ H+ Pq Pc Fd e– e– e– ADP ATP NADP+ + H+ NADPH ATP合成 酵素2H+ PSII関連 3つ (紹介論⽂:Fridman et al., 2017のFig. 1より)
  36. 36. P-TIM68が持つ光合成関連遺伝⼦ 光 H2O 2H+ 1/2O2 b6/fPS II PS I 2H+ 光 H+ H+ Pq Pc Fd e– e– e– ADP ATP NADP+ + H+ NADPH ATP合成 酵素2H+ NDH-1関連 2つ (type I NAD(P)H dehydrogenase ) (紹介論⽂:Fridman et al., 2017のFig. 1より)
  37. 37. vPSI-7ファージの分布図 ここ (紹介論⽂:Fridman et al., 2017のFig. 2より)
  38. 38. vPSI-7ファージの分布図 シアノファージ全体に対する vPSI-7ファージの割合 ここ vPSI-7タイプは太平洋で 全シアノファージの 15〜28% (紹介論⽂:Fridman et al., 2017のFig. 2より)
  39. 39. vPSI-7ファージの分布図 vPSI-7ファージに対する P-TIM68の割合 ここ P-TIM68と思われる 遺伝⼦型はvPSI-7の (平均で)20% (紹介論⽂:Fridman et al., 2017のFig. 2より)
  40. 40. (紹介論⽂:Fridman et al., 2017のFig. 2より) vPSI-7ファージの分布図 vPSI-7ファージに対する P-TIM68の割合 ここ P-TIM68と思われる 遺伝⼦型はvPSI-7の (平均で)20% たくさんいるだろう!!
  41. 41. 実際に動いてるん? (紹介論⽂:Fridman et al., 2017のFig. 3より) (遺伝⼦の発現は6〜8時間でmax。これは図3a) PSI, PSIIのタンパクは8時間ほどで宿主 (Prochlorococcus)の膜に確認
  42. 42. 実際に動いてるん? (紹介論⽂:Fridman et al., 2017のFig. 3より) (遺伝⼦の発現は6〜8時間でmax。これは図3a) PSI, PSIIのタンパクは8時間ほどで宿主 (Prochlorococcus)の膜に確認 宿主のPSIIのタンパクは感染後、元の 50%まで減少(紺線)していった。 ファージの⽅は増加(⾚線) 全PsbAタンパクの43%までファージの  寄与が上がる(サプリの図4a)
  43. 43. 実際に動いてるん? (紹介論⽂:Fridman et al., 2017のFig. 3より) (遺伝⼦の発現は6〜8時間でmax。これは図3a) PSI, PSIIのタンパクは8時間ほどで宿主 (Prochlorococcus)の膜に確認 宿主のPSIのタンパクは感染後、有意な  減少が⾒られない(紺線) ファージの⽅は増加(⾚線) 全PsaAタンパクの8.6%くらいの寄与  (サプリの図4b)
  44. 44. 実際に動いてるん? (紹介論⽂:Fridman et al., 2017のFig. 3より) (遺伝⼦の発現は6〜8時間でmax。これは図3a) PSI, PSIIのタンパクは8時間ほどで宿主 (Prochlorococcus)の膜に確認 感染によって、PSIタンパク を補強している? 宿主のPSIのタンパクは感染後、有意な  減少が⾒られない(紺線) ファージの⽅は増加(⾚線) 全PsaAタンパクの8.6%くらいの寄与  (サプリの図4b) (著者らの仮説)
  45. 45. 実際に動いてるん? (紹介論⽂:Fridman et al., 2017のFig. 3より) (遺伝⼦の発現は6〜8時間でmax。これは図3a) PSI, PSIIのタンパクは8時間ほどで宿主 (Prochlorococcus)の膜に確認 もっと光の強い海域や表層  なら寄与率上がるかも? 宿主のPSIのタンパクは感染後、有意な  減少が⾒られない(紺線) ファージの⽅は増加(⾚線) 全PsaAタンパクの8.6%くらいの寄与  (サプリの図4b) (著者らの仮説)
  46. 46. 光合成活性を測ってみる rETRmax: relative maximum electron transfer rate →electron transferなので、電⼦伝達を  測る
  47. 47. 光合成活性を測ってみる rETRmax: relative maximum electron transfer rate →electron transferなので、電⼦伝達を  測る 感染で宿主が死んでいっても(右軸) rETRmaxは感染の有る無し(⾚・紺)に 関わらず維持される
  48. 48. 光合成活性を測ってみる rETRmax: relative maximum electron transfer rate →electron transferなので、電⼦伝達を  測る 感染で宿主が死んでいっても(右軸) rETRmaxは感染の有る無し(⾚・紺)に 関わらず維持される ⼀⽅、PSIの還元能(reduction rate)は  感染後、8時間くらいで上昇!! 感染してない⽅は上がらない・・・
  49. 49. 光合成活性を測ってみる rETRmax: relative maximum electron transfer rate →electron transferなので、電⼦伝達を  測る 感染で宿主が死んでいっても(右軸) rETRmaxは感染の有る無し(⾚・紺)に 関わらず維持される ⼀⽅、PSIの還元能(reduction rate)は  感染後、8時間くらいで上昇!! 感染してない⽅は上がらない・・・ PSIIは変わらなくて、 PSIが上昇する →PSIIとは独⽴の電⼦伝達 がPSIへ !?
  50. 50. もう少し詳しい「光合成」とは H2O 2H+ 1/2O2 b6/fPS II PS I 2H+ H+ H+ Pq Pc Fd e– ADP ATP NADP+ + H+ NADPH PS II: 光化学系II Pq: プラストキノン Pc: プラストシアニン b6/f: シトクロムb6/f複合体 PS I: 光化学系I Fd: フェレドキシン ATP合成 酵素2H+ 本業の⽅は⼤めに⾒てください・・・ PSIだけが関わる電⼦の流れ→ cyclic electron flow (仮説) cyclic electron flowを促進し、ATPを より⽣産?
  51. 51. もう少し詳しい「光合成」とは H2O 2H+ 1/2O2 b6/fPS II PS I 2H+ H+ H+ Pq Pc Fd e– ADP ATP NADP+ + H+ NADPH PS II: 光化学系II Pq: プラストキノン Pc: プラストシアニン b6/f: シトクロムb6/f複合体 PS I: 光化学系I Fd: フェレドキシン ATP合成 酵素2H+ 本業の⽅は⼤めに⾒てください・・・ PSIだけが関わる電⼦の流れ→ cyclic electron flow (仮説) ただしファージのDNA 複製のため・・・?? ファージが増え出すのは 10〜12時間以降のよう。
  52. 52. 突然ですが
  53. 53. あなたはウイルスに 感染しました
  54. 54. 今のお気持ちは?
  55. 55. https://www.flickr.com/photos/prochlorococcus/33750937901 (再使⽤が許可された画像より) 嬉しいかも・・ ファージの感染によって電⼦伝達が 促進できそうなのでタンパクが作られ(〜8h)、 溶菌させられる(12h~)までは
  56. 56. この論⽂の⾯⽩いところ ・メタゲノムでしか⾒つかっていなかったものを単離してきた  ⾃分の専⾨、細菌においてもメタゲノムで知られてはいるが・・・という  やつらがいるため、それと重なった。 ・⾒つけてしまえば実験はシンプル  環境配列の遺伝⼦を⼈⼯的に持って来たり、他種で試すのではなく、  「実際の」やつらでシンプルな実験で測定したのが熱い ・ってかそもそも光合成遺伝⼦とか積んでるんかよとか、動くんかよ ・著者の1⼈がBéjà
  57. 57. 私の研究 ・細菌が持つ「ロドプシン」が研究対象 ・海洋細菌では2000年にメタゲノムから 光駆動型H+ポンプのプロテオロドプシン(PR)が⾒つかる 光 H+ PR H+ H+ 光が当たるとH+を排出 →H+勾配ができる →ATP合成に使える
  58. 58. 関連して・・・ ウイルスが持ってる ロドプシンの論⽂も 書いてる⼈ ウイルスのやつ 細菌とか 古細菌のやつ
  59. 59. 光合成(みたいな複雑なの)が動くなら ロドプシンも動いていいんちゃう? と思わせてくれるような中⾝でした。終わり

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