Exploring photoprotective function of carotenoid under strictly anaerobic conditions
| Project/Area Number |
21K06220
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
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| Research Institution | Chuo University (2023)
Ritsumeikan University (2021-2022) |
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Principal Investigator |
浅井 智広 中央大学, 理工学部, 准教授 (70706564)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 緑色硫黄細菌 / カロテノイド / cruC / 光阻害 / 三重項励起状態 / 硫黄代謝 / 嫌気 / 配糖体 / 消光 |
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| Outline of Research at the Start |
光合成生物のカロテノイドには、ポリエン骨格の末端に糖を結合した、配糖体が存在する。絶対嫌気性の光合成細菌である緑色硫黄細菌では、カロテノイド配糖体が光合成反応中心（RC）複合体に特異的に結合し、過剰な光エネルギーを散逸していることがわかってきた。一方、光合成のエネルギー散逸機構は活性酸素生成の抑制機構と考えられており、全く酸素が存在しない絶対嫌気環境での生理的意義は全く知られていない。本研究課題では、緑色硫黄細菌のもつカロテノイドの光合成機能を詳細に解析し、絶対嫌気環境でのエネルギー散逸機構のもつ生理的意義を解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に引き続き，緑色硫黄細菌Chlorobaculum tepidumで発生する嫌気的な光阻害現象について，その発生メカニズムの詳細な解析を推し進めた。前年度までの研究成果により，光合成反応中心（RC）複合体の内部でカロテノイドの三重項励起状態（Car-T1）が生成されることを突きとめている。その生成反応とバクテリオクロロフィル（BChl）aの励起状態の消光機構との関係，およびそのエネルギー移動反応へのカロテノイド配糖体の関与を，超高速の過渡吸収スペクトルによって調べた。カロテノイド配糖体を欠損しているcruC変異株から精製したRC複合体で起こるエネルギー移動反応を解析した結果，野生型のRC複合体で観測されたCar-T1生成に繋がるBChl aの励起状態の減衰が，cruC変異株では観測されないことがわかった。その一方で，野生型のRC複合体では観測されていなかった別の速いエネルギー移動反応が観測されたことから，cruC変異株では，カロテノイド配糖体の欠損によってRC複合体の立体構造が局所的に変化し，Car-T1生成に繋がるエネルギー移動経路が失われていることが考えられた。
一方，増殖速度を基に作成したC. tepidumの光-光合成曲線では，前年度までの研究から，硫化物酸化で生成する中間代謝物が嫌気的な光阻害現象を引き起こす原因物質であることが示唆されていた。培地に無機的な過硫化物を添加すると硫化物の添加と同様の増殖抑制効果が観測されたことから，サルフェン硫黄（酸化数ゼロの硫黄原子）を含む化合物が細胞毒性を引き起こすことが支持された。しかし，cruC変異株で新たに見出したエネルギー移動反応との関係の解明までには至らず，サルフェン硫黄を含む化合物が光阻害現象を引き起こす具体的な反応機構は今後の課題として残った。
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Report
(3 results)
Research Products
(29 results)
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[Book] Anoxygenic Phototrophic Bacteria2024
Author(s)
Chihiro Azai, Jiro Harada, Akira Hiraishi, Kazuhiro Inoue, Kenji Nagashima, Keizo Shimada, Shinichi Takaichi, Yusuke Tsukatani, Zheng-Yu Wang-Otomo
Total Pages
302
Publisher
Elsevier
ISBN
9780443159824
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