2019 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 / CO2固定 / シアノバクテリア / アーキア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
好熱性ルビスコの高いCO2/O2反応比特異性の原因を明らかにするために、アミノ酸配列と立体構造の相同性・類似性が非常に高い好熱性シアノバクテリアThermosynechococcus elongatusのルビスコと常温性Synechococcus elongatus PCC7942のルビスコを研究対象とした。シアノバクテリアルビスコは、ラージサブユニット8個とスモールサブユニット8個が会合した16量体で機能するが、好熱性シアノバクテリアルビスコのCO2/O2反応比特異性が高い原因構造を解析するために、両野生型ルビスコおよび両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、常温性スモールサブユニット/好熱性スモールサブユニットの構造活性相関解析を行った。その結果、常温性スモールサブユニット/好熱性スモールサブユニットのスワップ型ルビスコは常温性ルビスコ野生型よりもCO2/O2反応比特異性が高くなり、逆に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のスワップ型ルビスコが好熱性野生型よりもCO2/O2反応比特異性が低くなった。このことから、好熱性ルビスコの高機能性にスモールサブユニットが大きく関与していることを明らかにした。また嫌気性アーキアのルビスコは、非常に高いO2反応性を示し、CO2固定能が低く、ルビスコのCO2/O2反応比特異性を決定するメカニズムを明らかにする好材料として、本研究で注目している。このルビスコの酵素特性を解析した結果、非常に失活し易いことが分かった。この原因は、他生物ルビスコよりも活性化状態が不安定で、CO2による長時間の活性化を必要とすることだと明らかになった。
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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、ルビスコのCO2固定反応およびO2反応性決定に関与する構造を明らかにするという本研究の目的に対して、その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 |
今後の研究の推進方策としては、好熱性シアノバクテリアと常温性シアノバクテリアのルビスコ スモールサブユニッ
トの比較から、好熱性ルビスコにおいて高いCO2/O2反応比特異性を可能にする構造を同定する。また、高いO2反応性を示すアーキアのルビスコの詳細な酵素解析を行い、ルビスコのO2反応性のメカニズムを解析する。
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Research Products
(3 results)
