Evolution of photosynthetic organisms in the Great Oxidation Event

• Project/Area Number: 19570036
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: 植物生理・分子
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: FUJITA Yuichi Nagoya University, 大学院・生命農学研究科, 准教授 (80222264)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2008: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2007: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: 光合成 / クロロフィル / ラン藻 / アナロガス酵素 / アイソザイム / 進化 / 大酸化イベント / 金属酵素 / クロロフィル生合成 / ラン藻(シアノバクテリア) / コプロポルフィリノーゲンIII酸化酵素 / オキシゲナーゼ / radical SAM / 代謝系の進化 / 嫌気的環境 / イソサイクリック環 / ヒドラターゼ / ラジカルSAM / プロトクロロフィリド

Research Abstract

ラン藻Synechocystis sp. PCC 6803のテトラピロール生合成系のうち4つの酵素系において、環境の酸素レベルに応じて機能分化している複数の系が機能していることを明らかにした。また、その複数の酵素系の成り立ちは、1)構造の異なる酵素系(アナロガス酵素)が利用される場合、3)構造が類似した酵素系(アイソザイム)が利用される場合、という2つに分類できることが判った。

Research Products

• [Journal Article] Prolamellar bodies formed by cyanobacterial protochlorophyllide oxidoreductase in Arabidopsis (2009)
  • Author(s): Masuda, S., Ikeda, R., Masuda, T., Hashimoto, H., Tsuchiya, T., Kojima, H., Nomata, J., Fujita, Y., Mimuro, M., Ohta, H. and Takamiya, K.
  • Journal Title: Plant J in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regulation and evolution of chlorophyll metabolism (2008)
  • Author(s): Masuda, T. and Fujita, Y.
  • Journal Title: Photochem. Photobiol. Sci 7 Pages: 1131-1149
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Functional expression of nitrogenaselike protochlorophyllide reductase from Rhodobacter capsulatus in Escherichia coli (2008)
  • Author(s): Yamamoto, H., Nomata, J. and Fujita, Y.
  • Journal Title: Photochem. Photobiol. Sci 7 Pages: 1238-1242
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] NB-protein (BchNBchB) of dark-operative protochlorophyllide reductase is the catalytic component containing oxygen-tolerant Fe-S clusters (2008)
  • Author(s): Nomata, J., Ogawa, T., Kitashima, M., Inoue, K. and Fujita, Y.
  • Journal Title: FEBS Lett 582 Pages: 1346-1350
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of two homologous genes, chlA_I and chlA_<II>, that are differentially involved in isocyclic ring formation of chlorophyll a in the cyanobacterium Synechocystis sp PCC 6803 (2008)
  • Author(s): Minamizaki, K., Mizoguchi, T., Goto, T., Tamiaki, H. and Fujita, Y.
  • Journal Title: J. Biol. Chem 283 Pages: 2684-2692
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regulation and evolution of chlorophyll metabolism. (2008)
  • Author(s): Masuda, T., Fujita, Y.
  • Journal Title: Photochemical Photobioloeical Sciences 7 Pages: 1131-1149
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Functional expression of nitrogenase-like protochlorophyllide reductase from Rhodobacter capsulatus in Escherichia coli. (2008)
  • Author(s): Yamamoto, H., Nomata, J., Fujita, Y.
  • Journal Title: Photochemical Photobiological Sciences 7 Pages: 1238-1242
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of two homologous genes,chlA_I and chlA_<II>, that are differentially involved in isocyclic ring formation of chlorophyll a in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 (2008)
  • Author(s): K. Minamizaki, T. Mizoguchi, T. Goto, H. Tamiaki and Y.Fujita
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 283巻 Pages: 2684-2692
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] NB-protein (BchN-BchB) of dark-operative protochlorophyllide reductase is the catalytic component containing oxygen-tolerant Fe-S clusters (2008)
  • Author(s): J. Nomata, T. Ogawa, M. Kitashima, K. lnone and Y. Fujita
  • Journal Title: FEBS Letters 582巻 Pages: 1346-1350
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ニトロゲナーゼ類似型プロトクロロフィリド還元酵素の触媒コンポーネントNB-蛋白質の立体構造に基づく立体特異的なD環二重結合還元機構 (2009)
  • Author(s): 野亦次郎・張本純平・村木則文・溝口正・民秋均・栗栖源嗣・藤田祐一
  • Organizer: 第50回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-03-23
• [Presentation] ラン藻Leptolyngbya boryanaにおけるプロトクロロフィリド還元酵素の酸素感受性 (2009)
  • Author(s): 山本治樹・久留宮祥平・大橋理恵・藤田祐一
  • Organizer: 第50回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-03-23
• [Presentation] ラン藻Synechocystis sp. PCC6803のヘム・クロロフィル生合成系における2つのコプロポルフィリノーゲンIIIオキシダーゼ (2009)
  • Author(s): 後藤武知・藤田祐一
  • Organizer: 第50回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-03-23
• [Presentation] ラン藻Synechocystis sp. PCC 6803 のヘム・クロロフィル生合成系における2つのコプロポフィリノーダンIIIオキ. シダーゼ (2009)
  • Author(s): 後藤武知, 藤田祐一
  • Organizer: 第50回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2009-03-23
• [Presentation] ラン藻Synechocystis sp. PCC 6803 におけるクロロフィルのE環生成に関わる2つのアイソフォームChlA_1とChlA_<II>の互換性 (2009)
  • Author(s): 川尻安志, 南崎啓, 藤田祐一
  • Organizer: 第50回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2009-03-22
• [Presentation] ラン藻Synechocystis sp. PCC 6803 における2つのヘムオキシゲナーゼアイソフォームの機能分化 (2009)
  • Author(s): 青木里奈, 後藤武知, 藤田祐一
  • Organizer: 第50回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2009-03-22
• [Presentation] ラン藻Synechocystis sp. PCC6803における2つのヘムオキシゲナーゼアイソフォームの機能分化 (2009)
  • Author(s): 青木里奈・後藤武知・南崎啓・藤田祐一
  • Organizer: 第50回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] ラン藻Synechocystis sp. PCC6803におけるクロロフィルのE環生成に関わる2つのアイソフォームChlA_I とChlA_<II>の互換性 (2009)
  • Author(s): 川尻安志・南崎啓・藤田祐一
  • Organizer: 第50回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] ラン藻Leptolyngbya boryanaにおける光依存型プロトクロロフィリド還元酵素の大量発現 (2009)
  • Author(s): 小島寛子・大城香・藤田祐一
  • Organizer: 第50回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] Structural aspects of dark-operative protochlorophyllide reductase (2009)
  • Author(s): Fujita, Y.
  • Organizer: International Symposium on Chemistry of Reductases II
  • Place of Presentation: Nagoya, Japan (Invited Speaker)
• [Presentation] クロロフィル生合成系の酸素環境に対する適応進化 (2008)
  • Author(s): 藤田祐一
  • Organizer: 日本植物学会第72回大会シンポジウム「テトラピロール代謝調節、進化と多機能性」
  • Place of Presentation: 高知大学
  • Year and Date: 2008-09-25
• [Presentation] クロロフィル生合成系の酸素環境に対する適応進化 (2008)
  • Author(s): 藤田祐一
  • Organizer: 日本植物学会第72回大会シンポジウム
  • Place of Presentation: 高知大学
  • Year and Date: 2008-09-25
• [Presentation] 光非依存型(暗所作動型)プロトクロロフィリド還元酵素のX線構造解析 (2008)
  • Author(s): 村木則文・野亦次郎・志波智生・藤田祐一・栗栖源嗣
  • Organizer: 第49回日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2008-03-22
• [Presentation] ニトロゲナーゼ類似型プロトクロロフィリド還元酵素の触媒コンポーネントNB-蛋白質の金属中心の解析 (2008)
  • Author(s): 野亦次郎・江端梢・村木則文・栗栖源嗣・藤田祐一
  • Organizer: 第49回日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2008-03-22
• [Presentation] ラン藻Leptolyngbya boryana(Plectonema boryanum)のプロトクロロフィリド還元酵素の触媒コンポーネントNB-蛋白質(ChlN-ChlB)の生化学的解析 (2008)
  • Author(s): 山本治樹・久留宮祥平・大橋理恵・藤田祐一
  • Organizer: 第49回日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2008-03-22
• [Presentation] ラン藻Synechocystis sp. PCC6803のヘム・クロロフィリド生合成系における2つのコプロポルフィリノーゲンIIIオキシダーゼ (2008)
  • Author(s): 後藤武知・南崎啓・藤田祐一
  • Organizer: 第49回日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2008-03-22
• [Presentation] 光非依存型(暗所作動型)プロトクロロフィリド還元酵素のX線構造解 (2008)
  • Author(s): 村木則文・野亦次郎・志波智生・藤田祐一・栗栖源嗣
  • Organizer: 第49回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌(札幌コンベンションセンター)
  • Year and Date: 2008-03-22
• [Presentation] ニトロゲナーゼ類似型プロトクロロフィリド還元酵素の触媒コンポーネントNB-蛋白質の金属中心の解析 (2008)
  • Author(s): 野亦次郎・江端梢・村木則文・栗栖源嗣・藤田祐一
  • Organizer: 第49回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌(札幌コンベンションセンター)
  • Year and Date: 2008-03-22
• [Presentation] ラン藻Leptolyngbya boryana (Plectonema boryanum)のプロトクロロフィリド還元酵素の触媒コンポーネントNB-蛋白質(ChiN-ChiB)の生化学的解析 (2008)
  • Author(s): 山本治樹・久留宮祥平・大橋理恵・藤田祐一
  • Organizer: 第49回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌(札幌コンベンションセンダー)
  • Year and Date: 2008-03-22
• [Presentation] Characterization of nitrogenase-like enzymes in chlorophyll and bacteriochlorophyll biosynthesis (2008)
  • Author(s): Y. Fujita
  • Organizer: lnternational Symposium on Chemistry of Reductases
  • Place of Presentation: 名古屋(名古屋大学)
  • Year and Date: 2008-03-12
• [Presentation] Nitrogenase homologues in chlorophyll biosynthesis (2008)
  • Author(s): Fujita, Y
  • Organizer: Gordon Research Conference on Iron-Sulfur Enzymes
  • Place of Presentation: Colby Sawyer College, New London, NH, USA (Invited Speaker)
• [Presentation] 光非依存型(暗所作動型)プロトクロロフィリド還元酵素の解析 (2008)
  • Author(s): 野亦次郎・江端梢・村木則文・志波智生・栗栖源嗣・藤田祐一
  • Organizer: 第8回光合成研究会公開シンポジウム「光合成を支える多様な分子システム」
  • Place of Presentation: 名古屋大学
• [Presentation] ラン藻Leptolygbya boryanaにおける暗所作動型プロトクロロフィリド還元酵素の生化学的解析 (2008)
  • Author(s): 山本治樹・久留宮祥平・大橋理恵・藤田祐一
  • Organizer: 第8回光合成研究会公開シンポジウム「光合成を支える多様な分子システム」
  • Place of Presentation: 名古屋大学
• [Presentation] Characterization of nitrogenase-like enzymes in chlorophyll and bacteriochlorophyll biosynthesis pathways (2008)
  • Author(s): Fujita, Y.
  • Organizer: International Symposium on Chemistry of Reductases
  • Place of Presentation: Nagoya, Japan (Invited Speaker)
• [Presentation] Comparative analysis of two nitrogenase-like enzymes, protochlorophyllide reductase and chlorophyllide a reductase (2008)
  • Author(s): J. Nomata, M. Kitashima, T. Ogawa, K. lnoue, Y. Fujita
  • Organizer: lnternational Symposium on Chemistry of Reductases
  • Place of Presentation: 名古屋(名古屋大学)
• [Presentation] ラン藻Synechocystis sp.PCC 6803のヘム・クロロフィル生命成系における2つのコプロポルフィリノーゲンIIIオキシダーゼ (2008)
  • Author(s): 後藤武知・南崎啓・藤田祐一
  • Organizer: 第49回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌(札幌コンベンションセンター)
• [Presentation] Final two stages of chlorophyllide a formation in chlorophyll biosynthesis: E-ring formation and D-ring reduction (2007)
  • Author(s): Y. Fujita
  • Organizer: lnternational Conference on Tetrapyrrole Photoreceptors in Photosynthetic Organisms
  • Place of Presentation: 京都(京都テルサ)
  • Year and Date: 2007-12-10
• [Presentation] ラン藻Synechocystis sp. PCC6803におけるクロロフィルのE環生成反応 (2007)
  • Author(s): 藤田祐一
  • Organizer: かずさDNA研研究会ラン藻の分子生物学2007
  • Place of Presentation: かずさDNA研
  • Year and Date: 2007-12-04
• [Presentation] ラン藻Synechocystis sp. PCC 6803におけるクロロフィルE環生成反応 (2007)
  • Author(s): 藤田祐一
  • Organizer: かずさDNA研究所研究会「ラン藻の分子生物学2007」
  • Place of Presentation: 木更津(かずさアーク)
  • Year and Date: 2007-12-04
• [Presentation] クロロフィル生合成系におけるニトロゲナーゼ類似酵素の阻害剤 (2007)
  • Author(s): 野亦次郎・溝口正・民秋均・藤田祐一
  • Organizer: 第71回日本生化学会中部例会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2007-05-31
• [Presentation] Final two stages of chlorophyllide a formation in chlorophyll biosynthesis : E-ring formation and D-ring reduction (2007)
  • Author(s): Fujita, Y.
  • Organizer: 7th International Conference on Tetrapyrrole Photoreceptors in Photosynthetic Organisms
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan (Invited Speaker)
• [Presentation] ラン藻Synechocystis sp. PCC6803のクロロフィルのE環は2つの酸素依存型酵素によって生成される (2007)
  • Author(s): 南崎啓・後藤武知・藤田祐一
  • Organizer: 光合成研究会シンポジウム
  • Place of Presentation: 岡山大学
• [Presentation] Characterization of metal center of the catalytic components, NB-protein, of dark-operative protochlorophyllide reductase from Rhodobacter capsulatus (2007)
  • Author(s): J. Nomata, K. Ebata, T. Ogawa, K. lnoue, Y. Fujita
  • Organizer: lnternational Conference on Tetrapyrrole Photoreceptors in Photosynthetic Organisms
  • Place of Presentation: 京都(京都テルサ)
• [Presentation] The catalytic component NB-protein (ChlN-ChlB) of protochlorophyllide reductase from the cyanobacterium Leptolyngbya boryana (2007)
  • Author(s): H.Yamamoto, S. Kurumiya, R. Ohashi, Y. Fujita
  • Organizer: lnternational Conference on Tetrapyrrole Photoreceptors in Photosynthetic Organisms
  • Place of Presentation: 京都(京都テルサ)
• [Presentation] ldentification of two acsF genes involved in isocyclic ring formation of chlorophylla in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 (2007)
  • Author(s): K. Minamizaki, T. Goto, T. Mizoguchi, H. Tamiaki, Y. Fujita
  • Organizer: lnternational Conference on Tetrapyrrole Photoreceptors in Photosynthetic Organisms
  • Place of Presentation: 京都(京都テルサ)
• [Presentation] Two homologous genes, chlAl and chlAll, are differentially involved in isocyclic ring formation of chlorophyll a in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 (2007)
  • Author(s): K. Minamizaki, T. Goto, T. Mizoguchi, H. Tamiaki, Y. Fujita
  • Organizer: lnternational Symposium on Biosynthesis of Tetrapyrroles
  • Place of Presentation: 草津(立命館大学)
• [Presentation] Chlorophyll a biosynthesis under anaerobic environments in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 (2007)
  • Author(s): T. Goto, K. Minamizaki, Y. Fujita
  • Organizer: 14th lnternational Congress of Photosynthesis
  • Place of Presentation: Glasgow
• [Presentation] Biochemical analysis of two catalytic components of nitrogenase-like enzymes protochlorophyllide reductase and chlorophyllide a reductase from Rhodobacter capsulatus (2007)
  • Author(s): J. Nomata, M. Kitashima, T. Ogawa, K. lnoue, Y. Fujita
  • Organizer: 14th lnternational Congress of Photosynthesis
  • Place of Presentation: Glasgow
• [Presentation] ラン藻Synechocystis sp. PCC 6803のクロロフィルのE環は2つの酸素依存型酵素によって生成される (2007)
  • Author(s): 南崎啓・後藤武知・藤田祐一
  • Organizer: 光合成研究会シンポジウム
  • Place of Presentation: 岡山(岡山大学)
• [Book] 光合成細菌Rhodobacter capsulatus における大量発現と形質転換「光合成研究法」低温科学67 巻 (2009)
  • Author(s): 藤田祐一、野亦次郎
  • Publisher: 北海道大学低温科学研究所
• [Book] 嫌気条件下でのタンパク質精製「光合成研究法」低温科学67 巻 (2009)
  • Author(s): 藤田祐一、野亦次郎
  • Publisher: 北海道大学低温科学研究所
• [Book] 低温科学第67巻「光合成研究法」 (2009)
  • Author(s): 藤田祐一, 野亦次郎
  • Total Pages: 5
  • Publisher: 嫌気条件下でのタンパク質精製
• [Book] Chlorophyll a biosynthesis under anaerobic environments in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803. In Photosynthesis. Energy from the Sun: 14th International Congress on Photosynthesis (2008)
  • Author(s): Minamizaki, K., Goto, T. and Fujita, Y.
  • Publisher: Edited by Allen, J.F., Gantt, E., Golbeck, J.H., Osmond, B., Springer
• [Book] Biochemical analysis of two catalytic components of nitrogenaselike enzymes protochlorophyllide reductase and chlorophyllide a reductase from Rhodobacter capsulatus. In Photosynthesis. Energy from the Sun: 14th International Congress on Photosynthesis (2008)
  • Author(s): Nomata, J., Kitashima, M., Ogawa, T., Inoue, K and Fujita Y.
  • Publisher: Edited by Allen, J. F., Gantt, E., Golbeck, J. H., Osmond, B., Springer
• [Book] Photosyntheis. Energy from the Sun: 14th International Congress on Photosynthesis (2008)
  • Author(s): K. Minamizaki, T. Goto, Y. Fujita
  • Total Pages: 4
  • Publisher: Chlorophyll a biosynthesis under anaerobic environments in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803
• [Book] Photosyntheis. Energy from the Sun: 14th International Congress on Photosynthesis (2008)
  • Author(s): J. Nomata, M. Kitashima, T. Ogawa, K. Inoue, Y. Fujita
  • Total Pages: 4
  • Publisher: Biochemical analysis of two catalytic components of nitrogenase-like enzymes protochlorophyllide reductase and chlorophyllide a reductase from Rhodobacter capsulatus