プロトン駆動力生成を支える集光アンテナ複合体の起源と進化

Publicly Offered Research

Project Area	New Photosynthesis : Reoptimization of the solar energy conversion system
Project/Area Number	17H05713
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Biological Sciences
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	丸山真一朗東北大学, 生命科学研究科, 助教 (50712296)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help	¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000) Fiscal Year 2018: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2017: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Keywords	葉緑体 / 細胞内共生 / ゲノム / 進化 / 光合成 / 集光アンテナ / 紅藻 / 集光アンテナ複合体
Outline of Annual Research Achievements	植物の光合成機能は、「光の利用」と「光からの防御」のバランスで成り立っているが、これを再最適化することが最大限の活用と改良を可能にする鍵であると考えられる。植物の光合成装置に含まれる集光アンテナ複合体タンパク質（LHC）は、三回膜貫通型のクロロフィル結合タンパク質であり、光合成機能の再最適化に重要な因子の一つと考えられている。これまでは主に緑色植物（緑藻と陸上植物）の系統でLHCの研究が行われてきたが、植物全体を見据えた進化的な解析は十分に行われていなかった。本研究では、全地球上の約半分の一次生産を担うと言われる水中の光合成生態系の中で主要な役割を果たしているLHCファミリーに着目し、始原的な単細胞紅藻Cyanidioschyzon merolae（以下シゾンと呼ぶ）をモデル系として機能解析を行った。その結果、LHCを欠損したシゾンの変異株の光合成特性を解析することで、紅藻の持つLHCが「集光」と「消光」という一見正反対の機能を併せ持つことが示された。また、先行研究で紅藻型LHCは光化学系複合体に結合し、アンテナ装置複合体として機能することが報告されているが、変異株の解析から、各サブユニット間の結合がアンテナ複合体全体の安定性に大きく影響することが分かった。これらのことは、始原的な葉緑体において働いていたことが想定されている集光アンテナ装置において、クロロフィル結合タンパク質の持つ基本的な物理化学的性質が、タンパク質複合体レベルでの制御と組合されることで、植物の系統ごとに特徴的な機能として発現し、調節されていることを示唆している。
Research Progress Status	平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	平成30年度が最終年度であるため、記入しない。