2020 Fiscal Year Annual Research Report
長波長吸収型光合成への進化再現によるレッドエッジ変化の実験的検証
| Project/Area Number |
19H02018
|
|---|
| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
塚谷 祐介 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究プログラム), 副主任研究員 (10421843)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤島 皓介 東京工業大学, 地球生命研究所, 准教授 (00776411)
松村 茂祥 富山大学, 学術研究部理学系, 講師 (40619855)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | バクテリオクロロフィル / 色素生合成 / 近赤外光 / 光合成進化 / レッドエッジ / クロロフィリド酸化還元酵素 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
近年の理論研究により、生命居住可能惑星（ハビタブル惑星）においても水中では可視光が、地表では近赤外光が優占していると示唆されている。バイオマーカーの１つである“レッドエッジ”は、光合成生物が光波長を吸収することによって起こる反射スペクトルであるが、実際に存在し得る光合成生物が利用する光波長やその進化と対応した詳細な検討はされてこなかったのが問題である。本研究の目的は、可視光利用型光合成から近赤外光利用型光合成への進化を実験的に再現することで、光合成に利用される光波長帯の変化がどのように起こるのかを検証することである。
これまでの研究により、色素生合成酵素であるクロロフィリド酸化還元酵素（COR）が、光合成生物の種によって異なる酵素活性を示し、その違いのためにある種では可視光を、またある種では近赤外光を吸収する色素が合成されるという結果をもたらすことが示された。つまり可視光利用から近赤外光利用型光合成への進化は、CORという１つのタンパク質の進化でモデル化することが可能である。本研究計画では、この進化を駆動させるアミノ酸領域を同定するために、COR構成遺伝子のコンビナトリアル変異ライブラリを作成する。CORの立体構造を予測して、基質であるクロロフィリドの結合部位周辺のアミノ酸を選定し、ライブラリの設計に利用することで、複合変異ライブラリを作成することができた。変異型CORは無細胞系内での発現、あるいはライブラリを導入した大腸菌を封入したマイクロドロップレット内での発現を試みており、マイクロドロップレット中でのネイティブCOR活性試験を開始した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウィルス感染症の影響により、実験を実施する機会が当初予定より少なくなってしまったため。
|
| Strategy for Future Research Activity |
予定よりは時間がかかってしまったが、コンビナトリアル変異ライブラリが完成したため、今後はライブラリからの変異タンパク質の発現と活性測定を実現していく。その測定条件を決定するために予備試験を進めていく。
|
Research Products
(4 results)
-
[Journal Article] Chlorophyllide a oxidoreductase preferentially catalyzes 8-vinyl reduction over B-ring reduction of 8-vinyl chlorophyllide a in late steps of bacteriochlorophyll biosynthesis.2020
Author(s)
Yamamoto, H., Mizoguchi, T., Tsukatani, Y., Tamiaki, H., Kurisu, G., and Fujita, Y.
-
Journal Title
ChemBioChem
Volume: 21
Pages: 1760－1766
DOI
Peer Reviewed
-
[Journal Article] Lycopene-family carotenoids confer thermostability on photocomplexes from a new thermophilic purple bacterium.2020
Author(s)
Seto, R., Takaichi, S., Kurihara, T., Kishi, R., Honda, M., Takenaka, S., Tsukatani, Y., Madigan, M.T., Wang-Otomo, Z., and Kimura, Y.
-
Journal Title
Biochemistry
Volume: 59
Pages: 2351－2358
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
