2020 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | New Photosynthesis : Reoptimization of the solar energy conversion system |
|---|
| Project/Area Number |
16H06560
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
栗栖 源嗣 大阪大学, 蛋白質研究所, 教授 (90294131)
|
|---|
| 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)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
|
| Keywords | 光合成 / エネルギー変換 / 生物物理 / 構造生物学 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
光合成分子装置の機能を発現・制御している構造要因は，立体構造から一定程度推測することが可能である。例えば，理論分子化学的に解析された水分解反応に伴って発生するプロトンの排出経路（光化学系ＩＩ），還元型キノールの酸化に伴って発生するプロトン排出経路とキノン交換ポータルの構造的制約（シトクロムb6f複合体），強い還元力を漏らさずフェレドキシンに伝える電子伝達部位（光化学系Ｉ）など，構造生物学的に重要と思われる着眼点は多い。各班から報告される改変体の機能解析結果を，順に構造解析にフィードバックした。構造解析に実際の機能解析結果を加味することで，各光合成分子装置のin silico構造解析の精度を上げ効率的な解析に道筋をつけた。本年度は，最終年度にあたり次の4つの課題について仕上げの構造解析を行った。
(1)光化学系IIと光化学系Iの蛋白質内クロロフィルに関して量子化学計算を行うことで，電荷分離反応の詳細な分子機構を明らかにした。
(2)光化学系IIの水分解触媒活性は、触媒部位Mn4CaO5錯体内のCaやその近傍のClイオンの有無などで変化する。触媒活性変化の機序を錯体の理論化学解析によって明らかにした。
(3)シトクロムb6f複合体では、強光下条件を検出するために、膜の片側（ルーメン側）のpH変化をモニターする機構が兼ね備えられている。そのしくみを明らかにするためのpetC変異実験が他班で行われている。その分子基盤を明らかにするため，Ｘ線結晶解析とNMR分光解析，さらにクライオ電子顕微鏡による構造解析をすすめて，アミノ酸残基の変異がなぜpH変化のモニターに効いているのかを明らかにした。
(4)久堀班で確認されたシロイヌナズナのFTRとTrxの分子種依存的な相互作用の構造基盤を明らかにすると共に，宗影班の松田グループと共同で，新規ピレノイド蛋白質の構造決定を行った。
|
| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
|
