スーザン・ゴールデン

スーザン・ゴールデン（旧姓スティーブンス）は、概日リズムの研究で知られる分子生物学の教授です。現在はカリフォルニア大学サンディエゴ校の教員です。

ゴールデンは1957年にアーカンソー州パインブラフで生まれた。^[1]彼女は地元の公立高校に通い、マーチングバンドや学校新聞に参加していた。 1976年にミシシッピ女子大学に入学し、ジャーナリズムを専攻したが、すぐに生物学を専攻し、化学を副専攻に変更した。

ゴールデンは2年でMUWを卒業し、その後、ミズーリ大学でNIHが資金提供する遺伝学の博士課程の最初の研修生の1コホートに就任した。大学院在学中に、ゴールデンは同じ博士課程の学生であるジェームズ・ゴールデンと出会った。^{[2] 2人は後に1979年に結婚した。ミズーリ大学で、ゴールデンは}シアノバクテリアの光合成中心のタンパク質構成を研究し、 1983年にポスドク研究員としてシカゴ大学に移った後も研究を続けた。^[1]

1986年、ゴールデンは細菌における光依存性遺伝子調節の研究を進めるため、テキサスA&M大学の教授職に就いた。テキサスA&M大学在学中、ゴールデンはカール・H・ジョンソンおよび近藤隆雄と初めて出会い、概日リズムの研究に興味を持つようになった。この二人とゴールデンは後にカイ複合体を発見することになる。^[2]ゴールデンは2003年にテキサスA&M大学の特別教授に昇進し、その後2008年にカリフォルニア大学サンディエゴ校に移り、現在は特別教授および概日生物学センター所長を務めている。^[3]

ゴールデンは大学院生としてルイス・A・シャーマンのもとでキャリアをスタートさせ、そこで遺伝学を用いてシアノバクテリアSynechoccus elongatusの光合成複合体のタンパク質を研究した。ゴールデンは、psbA 遺伝子の変異対立遺伝子がシアノバクテリアに除草剤耐性を与えるのに十分であることを初めて実証した。^{[2]その後の別の研究で、この遺伝子は光合成に関与する}光化学系 II複合体に不可欠なタンパク質をコードしていることが確認された。^{[4]これらの発見は、シアノバクテリアの遺伝子操作が比較的簡単であることも実証し、} S. elongatus を将来の遺伝子実験のモデル生物としての可能性を開いた。^[2]ゴールデンはシカゴ大学のロバート・ハゼルコーン研究室で博士研究員として研究を続けている間も、光合成遺伝子の遺伝子調節のメカニズムを解明するため、Synechoccus elongatusの遺伝子操作技術の開発に取り組んだ。 1989年、ゴールデンのチームは、シアノバクテリアが発現する特定のpsbAアレルが、コロニーが成長する照明条件に依存することを発見しました。^{[5]この発見により、彼女は}光が生物の光合成遺伝子の発現にどのように影響するかをより一般的に調査し、 ^[6]環境入力に対する細菌の応答の全体的な理解に貢献しました。^[7]この研究の流れでは、生体内の遺伝子発現の変化を視覚化する技術の開発が必要でした。テキサスA&M大学の教授時代に、ゴールデンは、ルシフェラーゼ遺伝子を対象のシアノバクテリア遺伝子のプロモーターに結合し、暗視スコープでコロニーを観察することで、この問題を解決しようとしました。^[2]このアプローチは成功し、長期間にわたって生体内でのシアノバクテリアの遺伝子発現を定量化できるようになりました。この技術は時間生物学者の カール・H・ジョンソンの興味を引き、ゴールデンはジョンソンと共同研究を行い、最終的にKaiABC複合体を発見しました。^[2]

ゴールデン氏は、概日時計を持つことが知られている光合成細菌のグループであるシアノバクテリアの内因性リズムを研究しています。彼女は、よく研究されているシアノバクテリアの1つであるSynechococcus elongatus をルシフェラーゼレポーター遺伝子で形質転換し、生物発光で概日リズムを示しました。このレポーターシステムを使用して、シアノバクテリアの時計に関連する3つの重要なタンパク質、KaiA、KaiB、およびKaiC が発見されました。彼女はCarl H. JohnsonおよびTakao Kondoと共同で、原核生物の概日時計の唯一のモデル生物であるS. elongatus PCC 7942 ^[8]で概日リズムを制御する分子メカニズムを実証し、説明しました。^[3]スーザン・ゴールデンは、トランスポゾンを使用して遺伝子とその機能を破壊する変異スクリーニングにより、概日リズムに寄与するS. elongatusゲノムの遺伝子を特定しました。ある突然変異スクリーニング研究では、19の突然変異が特定され、3つのkai遺伝子にマッピングされました。kai遺伝子のいずれか1つを不活性化すると、kaiBCプロモーター活性が低下し、 KaiAとKaiBの発現の概日リズムが消失しました。^[9]

S. elongatusは、 3つのタンパク質、KaiA、KaiB、KaiCのみに基づいた発振器を備えた概日時計を持っています。概日リズムは、 KaiCの リン酸化と脱リン酸化に基づいて生成されます。光はシアノバクテリアにエネルギーと情報を伝え、概日時計の転写制御に影響を与えます。この24時間リズムは、ATPを添加することで試験管内で再現できます。^{[10] ATP/} ADP比は一日を通して変動し、KaiCによって感知され、この信号に基づいてリン酸化または脱リン酸化が行われます。このKaiタンパク質システムは、これまでに知られている中で最も単純な翻訳後発振器です。

光合成を行うシアノバクテリアでは、概日時計は光によって駆動され、暗闇によってリセットされる。ゴールデンがcikA遺伝子を変異させたところ、時計は機能するもののリセットできず、細菌における永久的な時差ぼけに相当する状態が生じた。CikA タンパク質にはKaiAと構造的に類似したドメインが含まれており、これも時計のリセットに重要であることがわかった。CikA と KaiA は、光合成の電子伝達系で電子を運ぶキノンに結合します。キノンは暗闇では酸化され、光では還元され、酸化還元状態は KaiA の活性に影響を及ぼします。キノンが酸化されると、KaiA は KaiC から分離して結合し、時計をリセットします。したがって、キノンはKaiCに光情報を伝達するために不可欠です。^[2]

2008年にカリフォルニア大学サンディエゴ校に移った後、スーザン・ゴールデンの研究は夫のジェームズ・ゴールデンの研究と合流し、バイオ燃料を研究した。^{[2]彼女は現在、}シアノバクテリアをバイオ燃料の工業生産に利用する可能性を研究している。シアノバクテリアは、ゲノムが単純で、工業効率のために遺伝子組み換えが可能なため魅力的である。その光合成の性質は、理想的には持続可能なバイオ燃料の生産に使用され、石油やその他の化石燃料の必要性を置き換える可能性がある。^[3]シアノバクテリアの成長要件は単純で、急速に成長するために必要なのは日光、水、無機微量元素だけである。シアノバクテリアは、大気中の炭素（二酸化炭素）をバイオオイルやバイオ燃料に固定することができる。^[11]

2016年にゴールデンらはS. elongatusの代謝モデルを手作業で構築し、線形トリカルボン酸回路（TCA）代謝経路の重要性とバイオ産業への応用に向けた潜在的な改変を示唆した。^[12]

• 国立科学財団大統領若手研究者賞、1989年 - 1995年
• 2000年に選出されたアメリカ微生物学会会員
• テキサス A&M 大学 特別教授、2003 年
• 1000生物学部教授（2008年 - 2015年）^[13]
• カリフォルニア大学サンディエゴ校分子生物学特別教授および学長特別教授（2008年～現在）
• 米国科学アカデミー会員、2010年に選出^[14]
• ハワード・ヒューズ医学研究所教授、2014年～現在
• 2018年アショフ・本間生体リズム研究賞^[15]

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