2018 Fiscal Year Annual Research Report
Roles of Ca2+ in uphill energy transfer of purple photosynthetic bacteria
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16K07295
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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) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 光合成細菌 / 光捕集タンパク質 / uphill型エネルギー移動 / カルシウム / 赤外分光法 / ラマン分光法 / 超高速分光法 / 熱量分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
好熱性紅色光合成細菌Tch. tepidumは他の紅色細菌よりも低エネルギーの近赤外光を利用して光合成を行っている。この特異的な性質は光捕 集1(LH1)複合体から光合成反応の心臓部である光反応中心(RC)へのエネルギー勾配を遡るuphillエネルギー移動によるものであるが、その分子機構は不明であ る。本研究では、Tch. tepidum由来RCの構造に新たに見出されたCaに着目し、分光学的、熱力学的解析により、RCの構造安定化、エネルギー移動、電荷分離反 応、キノン輸送におけるCaの役割、並びにTch. tepidum由来LH1-RCにおけるuphillエネルギー移動の分子機構解明を目的としている。
(1)CaによるRCスペシャルペアの分光学的特性変化の解析に関しては、光誘起赤外分光法および同位体置換を用いた詳細な解析を行い、Caを介したCサブユニットの相互作用が、スペシャルペアの配向状態を部分的に制御していることが強く示唆された。(2)LH1からRC へのuphillエネルギー移動速度の測定については、RCとLH1の大きなuphillエネルギーギャップにも関わらず、他の紅色細菌と同様のエネルギー移動速度を示すこと、その速度や効率はCaの有無やカロテノイドの種類に依存すること、Tch. tepidumにおいてはエネルギー移動速度に温度効果が認められ、至適生育温度付近で最大値を示す傾向にあることが判明した。(3)キノン分子の検出および移動経路のモニタリングでは、キノール生成のマーカーバンドを特定し、側鎖の異なるキノンやキノン同位体を用いたモニタリングにより、キノン輸送メカニズムの解明に重要な知見を得ることができた。現在、これまでの結果を総合的に検証し、(2)についてはその一部のデータを論文として報告した。また、(1)や(3)で得られた結果については論文化を進めている。
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[Journal Article] Biochemical and Spectroscopic Characterizations of a Hybrid Light-Harvesting Reaction Center Core Complex2018
Author(s)
Kimura, Y.*, Hashimoto, K., Akimoto, S., Takenouchi, M., Suzuki, K., Kishi, R., Imanishi, M., Takenaka, S., Madigan, M. T., Nagashima, K. V. P., and Wang-Otomo, Z.-Y.
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Journal Title
Biochemistry
Volume: 57
Pages: 4496-4503
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Origin of the anomalous uphill energy gap in the light-harvesting reaction center from purple photosynthetic bacterium strain 9702018
Author(s)
Imanishi, M., Kobayashi, M., Takenaka, S., Madigan, M.T., Wang-Otomo, Z.-Y., and Kimura, Y.
Organizer
The 56th Annual Meeting of the BSJ
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[Presentation] Light-induced FTIR spectroscopic studies on quinone exchange mechanism of the LH1-RC complexes from native and chimeric purple bacteria2018
Author(s)
Kishi, R., Imanishi, M., Hashimoto, K., Nagashima, V.P.K., Kobayashi, M., Takenaka, S., Wang-Otomo, Z.-Y., and Kimura, Y.
Organizer
The 56th Annual Meeting of the BSJ
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