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近赤外光利用型天然光化学系IIの構造と機能

Publicly Offered Research

Project AreaCreation of novel light energy conversion system through elucidation of the molecular mechanism of photosynthesis and its artificial design in terms of time and space
Project/Area Number 18H05175
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionUniversity of Hyogo

Principal Investigator

菓子野 康浩  兵庫県立大学, 生命理学研究科, 准教授 (20221872)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywords光化学系II / 光合成的酸素発生反応 / クロロフィルd / 天然光合成
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、酸素発生型光合成生物でありながら、特殊な光合成色素であるクロロフィルdによる光合成を行う海洋性シアノバクテリアAcaryochloris marinaから光化学系II(系II)を酸素発生活性を保持した健全な状態で精製することによりその酸素発生反応機構を詳細に解析し、原子レベルの構造をも明らかにすることを目的としている。2019年度には、ショ糖密度勾配遠心による精製により、BN-PAGE上で単一バンドとなる精製標品が得られるようになった。そのため、構造解析のための基礎データとして、タンパク質の解析や色素分析、Mnの定量等を行った。酸素発生反応に重要な機能を果たし、反応中心当たり4原子が結合してると考えられるMnは、49クロロフィルd当たりに4原子が結合していた。系IIの反応中心当たり2分子が結合しているフェオフィチン分子は、119クロロフィルd当たりに2分子となり、両者の値にはまだ不一致がみられる状態であった。並行して、負染色後に電子顕微鏡による画像解析を行うことによって、精製度の検証を行った。比較的に良好な精製が成されているとみられたため、検証を兼ねて負染色による電子顕微鏡撮影を実施し、単粒子解析を行った。その結果、すでに報告されているPcbタンパク質を結合した状態の粒子画像と同じように、反応中心複合体とみられる構造体の周囲をタンパク質が取り囲んだ粒子画像が得られた。そこで、結晶化のための精製を行いつつ、結晶化せずに構造を解析することができるクライオ電子顕微鏡による単粒子解析を通した構造解析にも精力的に取り組んだ。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (3 results)

All 2019

All Journal Article (1 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] 近赤外光利用型天然光化学系IIの構造と機能2019

    • Author(s)
      菓子野康浩
    • Journal Title

      アグリバイオ

      Volume: 3 (3) Pages: 259-262

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Photosystem II complex of a cyanobacterium, Acaryochloris marina2019

    • Author(s)
      Yasuhiro Kashino, Kyoko Shinzawa-Itoh, Kou Maeda, Natsuko Inoue-Kashino, Eiki Yamashita, Kentaro Ifuku, Keisuke Kawakami, Tasuku Hamaguchi, Koji Yonekura
    • Organizer
      3rd International Solar Fuels Conference (ISF-3) International Conference on Artificial Photosynthesis-2019 (ICARP2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] シアノバクテリアAcaryochloris marinaの光化学系II2019

    • Author(s)
      前田皐臣、井上(菓子野)名津子、小谷弘哉、新澤(伊藤)恭子、山下栄樹、伊福健太郎、菓子野康浩
    • Organizer
      光合成分子機構の学理解明と時空間制御による革新的光 ― 物質変換系の創製 「第2回公開シンポジウム」
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2021-01-27  

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