藻類のデンプン蓄積量向上技術が難関論文誌Plant Physiologyに掲載

NTT宇宙環境エネルギー研究所の今村壮輔上席特別研究員は、藻類がデンプン分解をコントロールする新たな仕組みを解明しました。この成果は、東京科学大学と東北大学と共著で、アメリカ植物生理学会の学会誌Plant Physiology誌に2025年3月21日に掲載されました。

成果の詳細

地球温暖化の原因として、大気中に滞留するCO₂の増加が挙げられます。その削減のためには、植物の活用（光合成）が考えられてきましたが、植物に比べて増殖が速く、耕作地を必要としない点から、藻類の注目が高まっています。藻類は、光合成によって生産した余剰な糖（炭素）をデンプンとして細胞内に蓄積します。そのため、デンプン蓄積量を向上させることは、CO₂の炭素成分をより細胞内に貯蔵することになります。しかし、藻類がデンプン量を調節する仕組みは現在まで多くが不明であり、藻類を用いたデンプン生産量を高めるためにはその仕組みの解明が必要とされています。

今回明らかにされた藻類がデンプン分解をコントロールする新たな仕組みでは、デンプン分子にリン酸基を加えるGWD（α-glucan, water dikinase）タンパク質中の特定のアミノ酸残基のリン酸化状態の変化が、デンプン分解のスイッチになることを発見しました。また、GWDタンパク質のリン酸化状態を遺伝的に変えることでデンプン分解が抑制され、その結果としてデンプン蓄積量が約1.6倍に向上することを確認しました。

今後の展望

NTTでは、環境負荷ゼロをめざし、省エネルギーや再生可能エネルギー利用の促進に取り組んでいます。今後も、今回公開された成果と同様に、藻類が有するCO₂吸収の仕組み解明をさらに進め、それを応用した生物学的アプローチによる環境負荷低減技術の実現に貢献していきます。

論文情報

掲載誌：Plant Physiology
論文タイトル：Target of rapamycin signaling regulates starch degradation via α-glucan, water dikinase in a unicellular red alga
著者：Sota Komiya, Imran Pancha, Hiroki Shima, Kazuhiro Igarashi, Kan Tanaka, Sousuke Imamura
DOI：10.1093/plphys/kiaf106
https://academic.oup.com/plphys/advance-article/doi/10.1093/plphys/kiaf106/8088373