2018 Fiscal Year Annual Research Report
Improvement of photosynthesis by functional optimization of RuBisCO
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17H03964
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
蘆田 弘樹 神戸大学, 人間発達環境学研究科, 准教授 (50362851)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ルビスコ / 光合成 / シアノバクテリア / CO2固定 / ルビスコアクチベース |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シアノバクテリアのRuBisCOは、触媒活性中心を含むラージサブユニット8個と触媒反応には直接関係しないスモールサブユニット8個からなる16量体で機能する。好熱性T. elongatus ルビスコと常温製S. elongatus ルビスコのスモールサブユニットを入れ替えたスワップ型の常温性ラージサブユニット好熱性スモールサブユニット ルビスコと好熱性ラージサブユニット常温性スモールサブユニット ルビスコ の解析から、好熱性と常温性ルビスコのCO2識別能の違いが生じる原因を解析した。両野生型とスワップ型ルビスコの酵素特性を詳しく解析した結果、CO2に対するミカエリス・メンテン定数に関して、常温性ラージサブユニット好熱性スモールサブユニット ルビスコは常温性野生型より59 %低下し、好熱性ラージサブユニット常温性スモールサブユニット ルビスコは好熱性野生型より2 %低下した。またカルボキシラーゼ最大反応速度について、常温性ラージサブユニット好熱性スモールサブユニット ルビスコは常温性野生型より72 %低下し、一方で、好熱性ラージサブユニット常温性スモールサブユニット ルビスコは好熱性野生型より8 %低くなった。これらの結果から、スモールサブユニットの会合がRuBisCOのの酵素特性に関与していることが明らかになった。また、好熱性スモールサブユニットは、常温性ルビスコの酵素特性を好熱性型に近づけることが明らかになり、このサブユニットがCO2識別能力を高める原因の一つであることが分かった。また、シアノバクテリアのルビスコアクチベース様タンパク質の機能解析を行った結果、このタンパク質はシアノバクテリアの大腸菌での発現量を増加させるシャペロンのような機能を果たし、さらにルビスコを活性化させる能力を有していることが示唆された。
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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
研究実績の概要に記載したように、本研究の目的であるルビスコのCO2固定反応およびO2反応性に関与する構造を明らかにしたことから、おおむね順調に進展していると自己評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度の結果から、好熱性シアノバクテリアのルビスコ スモールサブユニットは、常温性シアノバクテリア ルビスコの酵素特性を好熱性型に近づけることが明らかになり、このサブユニットがCO2識別能力を高める原因の一つであることが分かった。今年度は、好熱性シアノバクテリアのルビスコ スモールサブユニットの高CO2親和性に関わる構造を探索し、その構造の機能解析を行う。また、シアノバクテリアが有するルビスコアクチベース様タンパク質のルビスコ活性化能の詳細な解析を行う。
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