2008 Fiscal Year Annual Research Report
地球環境を支える光合成酸素発生系の解明-反応機構、獲得、継承
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17GS0314
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
三室 守 Kyoto University, 大学院・人間・環境学研究科, 教授 (40142004)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 歩 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (10197402)
野口 巧 筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 准教授 (60241246)
村上 明男 神戸大学, 内海域環境教育研究センター, 准教授 (50304134)
関根 靖彦 立教大学, 理学部, 准教授 (80222074)
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| Keywords | 酸素発生 / 光合成 / 葉緑体 / 進化中期体 |
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| Research Abstract |
光合成酸素発生系に関し、反応機構、獲得、継承の3つの課題について、全員による討論や協働と班員の独自の解析を行い、下記の成果を得た。
反応機構に関して、三室は、昨年度確立したSynechocystis sp.PCC6803の変異株について野口とFTIR測定を行い、水分子のMn原子への配位を初めて明らかにした。野口はフーリエ変換赤外(FTIR)法を用いて、水分解系に存在する水分子(D2O)のDOD変角振動を初めて検出し、その反応過程を調べた。その結果、どの遷移においても少なくとも2分子の水が反応に関与しており、基質水分子はS2→S3及びS3→S0遷移において蛋白質内の水クラスターから水分解系に取り込まれることが示された。
獲得過程について、田中はタンパク質の最適化の観点から、Synechocystis PCC6803のD1タンパク質のアミノ酸1残基をProchlorococcus型に改変したところ、光傷害を受けず、通常に生育することが示された。この結果から、色素の改変の後、タンパク質の変異による最適化という過程を実験的に再現した。村上はProchlorococcusの培養系を確立し、さらに分光特性、生理活性の測定に着手した。
継承過程について関根は、葉緑体移行シグナルは共通して構造的に柔軟なペプチド配列をコードしていることを示した。このような配列は真核生物に特徴的であり、バクテリアでは分解されやすいことを考えると、葉緑体移行シグナルは真核生物型のタンパク質分解系の成立を前提として出現したと考えられる。前年度に示した、真核型の翻訳開始機構の成立がシグナル配列獲得の原動力となったことを併せて考えると、葉緑体から核ゲノムへの遺伝子移行は、シアノバクテリアの細胞内共生以前に成立した真核生物型の翻訳開始機構とタンパク質分解系が不可欠であったと考えられる。
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[Journal Article] Niche adaptation and genome expansion in the chlorophyll d-producing cyanobacterium Acaryochloris marina2008
Author(s)
W. D. Swingley, M. Chen, P. C. Cheung, A. L. Conrad, L. CDejesa., J. Hao, B. M. Honchak, L. E. Karbach, A. Kurdoglu, S. Lahiri, S. D Mastrian., H. Miyashita, L. Page, P. Ramakrishna, S. Satoh, W. M. Sattley, Y. Shimada, H. L. Taylor, T. Tomo, T. Tsuchiya, Zi T. Wang, J. Raymond, M. Mimuro, R. E. Blankenship, J. W. Touchman
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Journal Title
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105
Pages: 2005-2010
Peer Reviewed
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[Journal Article] Characterization of highly purified PS I complexes from the chlorophyll d-dominated cyanobacterium Acaryochloris marina MBIC 110172008
Author(s)
T. Tomo, Y. Kato, T. Suzuki, S. Akimoto, T. Okubo, K. Hasegawa, T. Noguchi, T. Tsuchiya, K. Tanaka, M. Fukuya, N. Dohmae, T. Watanabe, M. Mimuro
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Journal Title
J. Biol. Chem. 283
Pages: 18198-18209
Peer Reviewed
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