黎明期の光合成

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14390051
• Research Institution: Kanagawa University
• Principal Investigator: 井上 和仁 神奈川大学, 理学部, 教授 (20221088)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤田 祐一 名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 助教授 (80222264) ; 永島 賢治 首都大学東京, 都市教養学部理工学系, 助手 (80264589) ; 鈴木 祥弘 神奈川大学, 理学部, 助教授 (50301586) ; 小林 正美 筑波大学, 物質工学系, 助教授 (70234846)
• Keywords: 光合成 / 光合成細菌 / 色素 / 進化 / クロロフィル / シアノバクテリア / エネルギー代謝 / 環境適応

Research Abstract

本年度は研究取りまとめの年度であり、以下のような成果が得られた。
(1)色素合成系からみた光合成生物の系統解析
緑色硫黄細菌Chlorobium tepidumはクロロフィルa,バクテリオクロロフィルa,バクテリオクロロフィルcを合成する。解読された全ゲノム配列からそれぞれの合成系に関与する遺伝子が予想されている。このうち2つのbchF相同遺伝子、3つのbchG相同遺伝子を紅色細菌Rhodobacter capsulatus、シアノバクテリアSynechocystis sp. PCC6803に導入し、それぞれの株で蓄積した色素の組成を解析し、C.tepidumの色素合成系を遺伝生化学的に明らかにするとともに、ヘテロな遺伝子発現による色素合成系の制御のための基礎的な知見を得た。
(2)鉄硫黄タンパク質を指標とした光合成生物の進化
光化学系I、フェレドキシン、ニトロゲナーゼなどの活性中心である鉄硫黄クラスターは、酸化還元を担う活性中心としては生物進化の最も初期から用いられた成分であると考えられ、黎明期の光合成進化過程を推定する上でも重要な成分である。今年度は、緑色硫黄細菌C.tepidumの鉄硫黄蛋白質のアッセンブリーファクターIscS,IscUの発現系を構築し、その生化学的な性質を調べた。
(3)ニトロゲナーゼ、プロトクロロフィリドリダクターゼ、クロロフィリドリダクターゼの進化
光非依存型プロトクロロフィリド還元酵素(BchL/BchN/BchB)のうち、(BchL)_2複合体に結合している4Fe-4S型鉄硫黄クラスターの性質を極低温ESRによって解析した。クロロフィリド還元酵素(BchX/BchY/BchZ)の発現系の作製に着手した。
(4)光合成の電子伝達系の比較生化学
これまで不明であったC.tepidumのチオ硫酸塩酸化系(光化学系への電子供与系)に関して新たな知見を得た

Research Products

• [Journal Article] Role of trehalose synthesis pathways in salt tolerance mechanism of Rhodobacter spaeroides f.sp.Denitrificans IL106 (2005)
  • Author(s): Makihara, F., Tsuzuki M., (他5名)
  • Journal Title: Arch.Microbiol. 184・1 Pages: 56-65
• [Journal Article] Minor but key chlorophyll in photosystem II (2005)
  • Author(s): Kobayashi, M., Watanabe, T., Gotoh, T., Koizumi H., (他8名)
  • Journal Title: Photosynth Res. 84 Pages: 201-207
• [Journal Article] Characterization of a nitrogenase-like enzyme catalyzing protochlorophyllide Reduction from Rhodobacter capsulatus (2005)
  • Author(s): Nomata, J., Inoue, K., Kitashima, M., Swen, L., Bauer, C., Fujita, Y.
  • Journal Title: Photosynthesis : Fundamental Aspects to Global Perspectives (ed by A.van der Est, D.Bruce) Pages: 892-894
• [Journal Article] Overexpression of the ferredoxin gene located on the downstream of nif operon in the green sulfur bacterium Chlorobium tepidum (2005)
  • Author(s): Furusawa, T., Seo, D., Sakurai, H., Inoue, K.
  • Journal Title: Photosynthesis : Fundamental Aspects to Global Perspectives (ed by A.van der Est, D.Bruce) Pages: 823-825
• [Journal Article] Expression of 3-vinyl bacteriochlorophyllide hydratase bchF from purple non-sulfur bacterium Rhodobacter capsulatus and green sulfur bacterium... (2005)
  • Author(s): Seki, T., Atsuta, M., Hashimoto, Y., Gotoh, T., Ito, Y., Kobayashi, M.Inoue, K.
  • Journal Title: Photosynthesis : Fundamental Aspects to Global Perspectives (ed by A.van der Est, D.Bruce) Pages: 890-892
• [Journal Article] Expression of iron-sulfur cluster assembly factor, IscS, from green sulfur bacterium Chlorobium tepidum in Escherichia coli (2005)
  • Author(s): Arai, H., Inoue, K.
  • Journal Title: Photosynthesis : Fundamental Aspects to Global Perspectives (ed by A.van der Est, D.Bruce) Pages: 935-937