有孔虫での石灰化を伴うプロトン排出
Proton pumping accompanies calcification in foraminifera
2017年1月27日 Nature Communications 8 : 14145 doi: 10.1038/ncomms14145
現在進行中の海洋の酸性化は、石灰化を行う海生生物の殻や骨格を形成する能力を低下させると広く報じられている。海洋酸性化によって起こる殻などの溶解増加は概ね無機的過程だが、生物によって強く制御されている生体鉱物化作用は石灰化に影響を及ぼすので、それが石灰化を行う海生生物の酸性化への応答の予測を困難にしている。今回我々は、石灰化が細胞質内での重炭酸イオンの炭酸イオンへの迅速な変換によって進行し、この反応が細胞質から体外へのプロトンの能動的な排出によって達成されることを示す。また、このプロトン排出はｐCO2の広い濃度範囲にわたって維持されていることも分かった。さらに、プロトンの流れとそれによって起こる石灰化を担っているのはV型H+ATPアーゼであることも明らかになった。プロトンの排出によって生体外部で重炭酸塩のCO2への変換が起こることは、バイオミネラリゼーションが必ずしも溶存する炭酸イオンのみに依存しないことを示しているが、溶存CO2の総量が石灰化を低下させない可能性があり、そうすると海洋での現在の炭酸塩産生量が維持される可能性も予想される。
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Ongoing ocean acidification is widely reported to reduce the ability of calcifying marine organisms to produce their shells and skeletons. Whereas increased dissolution due to acidification is a largely inorganic process, strong organismal control over biomineralization influences calcification and hence complicates predicting the response of marine calcifyers. Here we show that calcification is driven by rapid transformation of bicarbonate into carbonate inside the cytoplasm, achieved by active outward proton pumping. Moreover, this proton flux is maintained over a wide range of ｐCO2 levels. We furthermore show that a V-type H+ ATPase is responsible for the proton flux and thereby calcification. External transformation of bicarbonate into CO2 due to the proton pumping implies that biomineralization does not rely on availability of carbonate ions, but total dissolved CO2 may not reduce calcification, thereby potentially maintaining the current global marine carbonate production.
