抄録
円石藻はハプト植物門に属する単細胞石灰藻である．代表種であるEmiliania huxleyiは，広範な海洋での大増殖（ブルーム）を引き起こし，中生代白亜紀以降の地球規模の炭素循環に影響を与えてきた．E. huxleyiの増殖制御機構の解明には，生育の基礎となる光合成炭素代謝系の解析が不可欠である．そこで，本研究では，14CO2を基質としたトレーサー実験による光合成初期産物の解析と，鍵酵素の特性解析を試みた．
光合成初期産物を解析した結果，カルビン-ベンソン回路の中間体と考えられる糖リン酸化合物に加え, C4アミノ酸であるAspなどが多く生じることを見出した．これは，C3化合物にCO2（HCO3-）を付加してC4化合物を生じるβ-カルボキシレーション活性が高いためと考えられた．そこで，β-カルボキシレーション酵素のcDNA配列をESTライブラリから検索した結果，ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ（PEPCK）とピルビン酸カルボキシラーゼ（PYC）の相同配列を見出した．明暗条件下で両酵素のmRNAの発現量を比較した結果， 光照射下でPEPCKの発現は抑制され，PYCの発現は顕著に増加した．さらに，PYCの全長cDNAの配列解析の結果，予測されるアミノ酸配列のN末端部に葉緑体移行シグナルが存在することが明らかになった．以上の結果より，E. huxleyiでは，葉緑体局在のPYCによるβ-カルボキシレーションが，光合成炭素固定に大きく寄与していると結論した．
