Functional analysis of quinone in the photosynthetic reaction center complex of green sulfur bacteria

• Project/Area Number: 25891025
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Biophysics
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: AZAI Chihiro 立命館大学, 生命科学部, 助教 (70706564)
• Project Period (FY): 2013-08-30 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2014: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2013: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 光合成反応中心 / 緑色硫黄細菌 / 広宿主域プラスミド / Hisタグ / 電子移動 / 過渡吸収 / キノン / 過渡吸収変化

Outline of Final Research Achievements

A gene expression system by a broad host range plasmid was established in the green sulfur bacterium Chlorobaculum tepidum, which is a strictly anaerobic photosynthetic bacterium. Large-scale preparation of the homodimeric photosynthetic reaction center (RC) complex of green sulfur bacteria was easily achieved by over-expression of the His-tagged RC core-protein and its affinity purification.
Electron transfer reactions in the green sulfur bacterial RC complex were observed by transient absorption spectroscopy from sub-nanosecond to millisecond time domains. The electron transfer pathway was affected by additives in the reaction solution; it was suggested that there is an unidentified cofactor serving as an alternate terminal electron acceptor of the normal iron-sulfur cluster in the green sulfur bacterial RC complex.

Research Products

• [Journal Article] Gene expression system in the green sulfur bacterium Cholrobaculum tepidum by conjugative plasmid transfer (2013)
  • Author(s): C. Azai, J. Harada, H. Oh-oka
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 8(11) Issue: 11 Pages: e82345-e82345
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0082345
  • Peer Reviewed
• [Presentation] タイプ1 光合成反応中心の保存されたアンテナクロロフィルの役割 (2015)
  • Author(s): 浅井智広、近藤徹、伊藤繁、大岡宏造
  • Organizer: 第56回 日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学 世田谷キャンパス（東京都）
  • Year and Date: 2015-03-16
• [Presentation] 緑色イオウ光合成細菌のシトクロムbc複合体はRieske/cytochrome bタイプである (2015)
  • Author(s): 大岡宏造、山本和矢、武藤梨沙、浅井智広、栗栖源嗣
  • Organizer: 第56回 日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学 世田谷キャンパス（東京都）
  • Year and Date: 2015-03-16
• [Presentation] 光合成細菌Rhodobacter capsulatusにおけるジビニル還元酵素BciAのC8ビニル基還元活性解析 (2015)
  • Author(s): 小林愛実、浅井智広、溝口正、民秋均、塚谷祐介、寺内一姫
  • Organizer: 第56回 日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学 世田谷キャンパス（東京都）
  • Year and Date: 2015-03-16
• [Presentation] 大腸菌におけるシアノバクテリア時計遺伝子の発現とその制御解析 (2015)
  • Author(s): 水谷直哉、松田宏矢、阿部さゆり、浅井智広、寺内一姫
  • Organizer: 第9回 日本ゲノム微生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸大学 神大会館（兵庫県）
  • Year and Date: 2015-03-07
• [Presentation] 緑色硫黄細菌におけるシアノバクテリア時計遺伝子の異種発現 (2015)
  • Author(s): 横井川侑大、浅井智広、寺内一姫
  • Organizer: 第9回 日本ゲノム微生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸大学 神大会館（兵庫県）
  • Year and Date: 2015-03-06
• [Presentation] 糸状シアノバクテリアの元素選択的観察 (2015)
  • Author(s): 吉村真史、寺本高啓、浅井智広、寺内一姫、難波秀利、太田俊明
  • Organizer: 第28回 日本放射光学会年会
  • Place of Presentation: 立命館大学 びわこ・くさつキャンパス（滋賀県）
  • Year and Date: 2015-01-12
• [Presentation] Isolation of Rieske/cytochrome b complex from a green sulfur bacterium Chlorobaculum tepidum (2014)
  • Author(s): Hirozo Oh-oka, Tomoya Yamamoto, Risa Mutoh, Chihiro Azai, Genji Kurisu
  • Organizer: 第52回 日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • Year and Date: 2014-09-27
• [Presentation] Two Disconnected Antenna Chlorophyll Pools in Type-1 Photosynthetic Reaction Center of Green Sulfur Bacteria (2014)
  • Author(s): Chihiro Azai, Toru Kondo, Shigeru Itoh, Hirozo Oh-oka
  • Organizer: 第52回 日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • Year and Date: 2014-09-27
• [Presentation] Structural studies of [FeFe] hydrogenase maturation from green alga Chlamydomonas reinhardtii (2014)
  • Author(s): Daiki Kiyota, Risa Mutoh, Chihiro Azai, Hirozo Oh-oka, Genji Kurisu
  • Organizer: 第52回 日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • Year and Date: 2014-09-25
• [Presentation] ヘリオバクテリアI型反応中心のキノン反応・部位はPSIと異なる (2014)
  • Author(s): 近藤徹、浅井智広、大岡宏造、伊藤 繁
  • Organizer: 第5回 日本光合成学会年会
  • Place of Presentation: 近畿大学 奈良キャンパス（奈良県）
  • Year and Date: 2014-05-30
• [Presentation] シアノバクテリア生物時計再構成系におけるKaiCの周期的構造変化解析 (2014)
  • Author(s): 大山克明、張倍、三林芳太朗、浅井智広、寺内一姫
  • Organizer: 第5回 日本光合成学会年会
  • Place of Presentation: 近畿大学 奈良キャンパス（奈良県）
  • Year and Date: 2014-05-30
• [Presentation] 緑色硫黄細菌のタイプI型RC はPS Iとは異なるエネルギー移動系をもつ (2014)
  • Author(s): 浅井智広、近藤徹、伊藤繁、大岡宏造
  • Organizer: 第5回 日本光合成学会年会
  • Place of Presentation: 近畿大学 奈良キャンパス（奈良県）
  • Year and Date: 2014-05-30