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炭酸脱水酵素は、集合イソギンチャクの大きさと共生体の同一性に影響される
Carbonic anhydrases are influenced by the size and symbiont identity of the aggregating sea anemone .
PMID: 32487669 DOI: 10.1242/jeb.221424.
抄録
炭酸無水酵素（CA; EC 4.2.1.1）は、共生する刺胞動物に生息する光合成微細藻類への溶存無機炭素（DIC）輸送において重要な役割を果たしている。温帯イソギンチャクは3つの共生状態で発生する可能性がある：ホスティング（茶色）、ホスティング（緑色）、または藻類共生体なし（アポ共生）。このことは、DIC輸送におけるCAの役割を詳細に研究するためのモデルとなる基礎を提供している。本研究では、共生、体格、光がCAの活性と発現に及ぼす影響を調べ、従属栄養優位の栄養戦略を持っていることを示唆している。また、CA遺伝子の同定と系統解析を行い、イソギンチャクの細胞内局在性を推定した。その結果、CA遺伝子の発現は、以下のような結果が得られた。(1)異なる共生状態のイソギンチャクのCA活性と発現、(2)褐色イソギンチャクのCA活性の大きさの関数、(3)異なる光強度に曝露された異なる共生状態のイソギンチャクのCA活性を比較した。その結果、褐色イソギンチャクのCA活性が最も高く、緑色イソギンチャクや共生状態のイソギンチャクのCA活性は低かった。このことから、共生状態では異なるDIC輸送経路が誘導される可能性があることが示唆された。最後に、CA の活性はイソギンチャクの大きさと逆相関していた。これらの結果から、観察されたCA活性と発現パターンは、共生関係だけでなく、体格や細胞pHの恒常性に関連した栄養戦略を含む宿主生理の他の要因にも影響を受けていることが示唆された。
Carbonic anhydrases (CA; EC 4.2.1.1) play a vital role in dissolved inorganic carbon (DIC) transport to photosynthetic microalgae residing in symbiotic cnidarians. The temperate sea anemone can occur in three symbiotic states: hosting (brown), hosting (green) or without algal symbionts (aposymbiotic). This provides a basis for to be a model for detailed studies of the role of CA in DIC transport. This study investigated the effects of symbiosis, body size and light on CA activity and expression, and suggests that has a heterotrophy-dominated trophic strategy. We identified putative CA genes and performed phylogenetic analyses to infer subcellular localization in anemones. We performed experiments on field-collected anemones to compare: (1) CA activity and expression from anemones in different symbiotic states, (2) CA activity in brown anemones as a function of size, and (3) CA activity in anemones of different symbiotic states that were exposed to different light intensities. CA activity in brown anemones was highest, whereas activity in green and aposymbiotic anemones was low. Several CAs had expression patterns that mirrored activity, while another had expression that was inversely correlated with activity, suggesting that symbionts may induce different DIC transport pathways. Finally, CA activity was inversely correlated with anemone size. Our results suggest that the observed CA activity and expression patterns are affected not only by symbiosis, but also by other factors in the host physiology, including trophic strategy as it relates to body size and cellular pH homeostasis.
© 2020. Published by The Company of Biologists Ltd.