2019 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | New Photosynthesis : Reoptimization of the solar energy conversion system |
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| Project/Area Number |
16H06560
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
栗栖 源嗣 大阪大学, 蛋白質研究所, 教授 (90294131)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
斉藤 圭亮 東京大学, 先端科学技術研究センター, 准教授 (20514516)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 光合成 / 構造生物学 / 生体エネルギー変換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
PSIIの研究で最も重要とみなされているMnCa錯体における水分解・酸素発生の機構について、理論計算の手法を用いて更に新たな知見を得ることに成功した。各班による実験と連携した理論研究についても、須藤班をはじめ複数の課題に積極的に取り組んで着実に結果が得られた。PSIからの還元力供給口であるフェレドキシン(Fd)については、回折実験中の放射線損傷と結晶構造変化の関係に初めて定量的に切り込むことに成功した。高橋班と連携して、Cyt b6f複合体からのプロトン排出の鍵を握る組換え体を調製して、Ｘ線結晶構造に道筋をつけることができた。本研究課題で最も重要な反応と言っても過言ではない循環電子伝達を制御する新しい制御因子カルレドキシン(CRX)の環境に依存した構造変化に着目し、X線結晶構造解析、X線溶液散乱、NMR分光法そしてクロスリンクを併用した質量分析のすべての手法を相補的に適用することで、その構造基盤を示すことができた。久堀班で進められている酸化還元状態をモニターする新規蛍光タンパク質（Oba-Q、Re-Q）の構造ー機能相関の論文発表と、Fd:Trx reductaseとTrxの複合体構造解析も進めた。公募班である松村班との共同研究では、清水班とも共同でPEPCの点変異が及ぼす影響をX線結晶構造解析、分子動力学計算そしてフラックス代謝計算の全ての結果をベースに議論し、新しい光合成システムの理解を進めることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
光合成機能再最適化の鍵を握る「プロトン駆動力の制御」、「強い還元力を漏らさず伝える高効率電子伝達」、そして「レドックス制御」に着目して研究を進め、各班との共同研究も積極的に進めた。その過程で少なからず問題点が発生したが、様々な努力により概ね問題点は解決される方向であり、現在までの研究は順調に推移していると評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
精密な分子構造を記述するＸ線構造解析の高分解能化と、構造情報に基づいた理論化学計算を併用することにより、各光合成分子装置のボトルネックを規定している構造要因を検証する。研究目的を達成するため、これまで通りの体制に加えて、クライオ電子顕微鏡による構造研究も加えて構造研究を加速する。各班から報告される変異体の機能解析と密接に連携することは勿論であるが、それに加えて、好熱性シアノバクテリアの専門家であるドイツ・Ruhr大学BochumのMatthias Roegner教授、Cyt b6f複合体の専門家である米国Purdue大学のWilliam A. Cramer教授、そしての緑藻Chmamydomonas専門家であるドイツ・Muenster大学のMichael Hippler教授と連携し研究を加速的に進めていく。
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