Quinone transport mechanisms in the light-harvesting 1 reaction center complexes from phototrophic purple bacteria
Publicly Offered Research
| Project Area | Creation of novel light energy conversion system through elucidation of the molecular mechanism of photosynthesis and its artificial design in terms of time and space |
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| Project/Area Number |
20H05101
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Complex systems
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
木村 行宏 神戸大学, 農学研究科, 准教授 (20321755)
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| Project Period (FY) |
2020-11-19 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 紅色光合成細菌 / 光捕集１反応中心複合体 / キノン輸送 / キノン-キノール輸送機構 / 近赤外光 / 光捕集1反応中心複合体 / 赤外分光法 |
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| Outline of Research at the Start |
地上に降り注ぐ近赤外光は未利用のエネルギー資源である。シアノバクテリアの祖先種である紅色光合成細菌は、この近赤外光を利用した光物質変換が可能である。紅色細菌の反応中心では光エネルギーによってキノンがキノールに変換され、これが光合成膜内を拡散輸送されることにより、暗反応に必要な還元力が運搬されると推測されているが、実験的な証拠は得られていない。
本研究では紅色細菌の光合成膜を再構成する手法を確立し、キノン還元からキノール輸送に至るキノン動態を振動分光学的にモニタリングする。キノン、タンパク質、脂質置換の効果を比較検討することにより、光合成キノン-キノール輸送機構の解明に挑戦する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では紅色細菌由来のLH1-RC、キノン、脂質を用いて光合成膜を再構成する手法を確立し、様々な組み合わせで再構成した膜について、キノン還元からキノール輸送に至るキノン動態をモニタリングすることにより、膜内部におけるキノン動態の直接的な実験的証拠を得ること、ならびにキノン-タンパク質間相互作用やキノン-脂質間相互作用を検証することにより、キノン-キノール輸送経路およびその分子機構を明らかにすることを目的とした。具体的には、(1) 天然および人工再構成膜調製法の確立、(2) 光合成膜およびLH1-RCにおけるキノール生成の検出、(3) 天然再構成膜、人工再構成膜におけるキノール生成の検出、(4) 再構成膜系キノール生成における同位体置換、キノン置換、脂質置換の効果、(5) ATR-FTIRおよびHPLCを用いた遊離キノールの検出、(6) 形状の異なるLH1-RCを用いた比較研究について検討してきた。
本年度は(3)、(4)の人工再構成膜の系について重点的に研究を進めた。主要構成脂質であるCardiolipin、Phosphatidylglycerol、Phosphatidylethanolamine、Phosphatidylcholineを用いた人工膜の再構成条件を最適化し、光誘起赤外分光法によるキノン・キノール由来の信号検出に成功した。(5)については遊離キノンが検出されなかったことから、LH1-RCのキノン輸送において膜脂質の重要性が示唆された。(6)については、C字型のLH1、キノン輸送関連タンパク質であるPuf XやProtein Uを有するRba. sphaeroidesを用いて測定を行なった結果、キノンの還元に対するC字型リング形状、Puf XやProtein U欠損の効果はほとんど見られなかったが、キノンの拡散輸送に対する効果について現在も検証を進めている。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(31 results)
