Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
光合成生物は、光合成に必要な光を集める能力を持つ。植物や緑藻の光化学系I(PSI)は集光機能に特化した集光アンテナ複合体(LHCI)を持つ。植物が持つ4分子のLHCIからなる小型アンテナと比較して、緑藻が持つ10分子のLHCIからなる大型アンテナは、41%も多くのフォトンを集めることができる。さらに、植物や緑藻は光化学系IIの集光アンテナ複合体LHCIIさえもPSIの外部アンテナとして利用するステート遷移という巧妙な仕組みを備えている。本研究では、緑藻PSIの持つ高い集光能力の分子機構を、PSI-アンテナ複合体の構造基盤情報から理解することを目指す。
令和二年度は、PSI四量体を持つシアノバクテリアAnabaenaを用いて、クロロフィル含有蛋白質IsiAの発現条件およびPSIとの複合体精製条件の検討を行った。まず、鉄欠乏培養開始３、５、７日後に細胞をサンプリングし、77Kクロロフィル低温蛍光測定を行った。その結果、培養開始３日目から686nmに大きなピークが確認できた。これは、Synechocystisを用いた先行研究で報告されているIsiAのピークと一致することから、AnabaenaにおいてもIsiAが細胞中に発現していると考えられた。さらに、IsiA抗体を用いたウエスタンブロットを行い、IsiAの存在を確認した。また興味深いことに、フィコシアニンを励起すると、IsiA由来の蛍光が確認できたことから、細胞内では、フィコビリソームからIsiAに光エネルギー伝達が行われていることが示唆された。このIsiAを発現している細胞からチラコイド膜を精製し、可溶化後に密度勾配遠心法にて蛋白質複合体を分離した。得られた緑色のバンドを回収し、質量分析にて蛋白質同定を行った。その結果、PSIを含む画分にIsiAが含まれていることが明らかとなった。引き続き、このサンプルを負染色し電子顕微鏡画像を取得後、単粒子解析を行った。しかしながら、得られた像はPSIの四量体のみであった。PSI三量体-IsiA複合体構造では１分子のPSIあたり6分子のIsiAが結合すると報告されているが、Anabaenaにおいても１分子のPSIあたり複数のIsiAが結合すると考えられる。今回得られたサンプルではIsiAが不安定で解離しやすく、部分的に解離した状態であったために複合体構造が得られなかったと推測できる。今後はAmphipolなどを用いてIsiAが解離していない均一なサンプルを得ることを目指す。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2020
All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (2 results)
Plant Physiology
Volume: 183 Issue: 4 Pages: 1725-1734
10.1104/pp.20.00726
