Single particle analysis of photosynthetic supercomplex from brown algae

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H03194
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43020:Structural biochemistry-related
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: Akita Fusamichi 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 准教授 (50751418)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤 公児 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 構造生物学推進室, テニュアトラック研究員 (30452428) ; 宮崎 直幸 筑波大学, 生存ダイナミクス研究センター, 助教 (00634677)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 光合成

Outline of Final Research Achievements

The aim of this study was to isolate Photosystem I-fucoxanthin chlorophyll a/c protein supercomplex (PSI-FCPI) from brown algae and to determine its atomic structure by cryo-EM single particle analysis.
The efficiency of solubilization by detergents was improved by crushing the brown alga Cladosiphon okamuranus and subjecting the recovered thylakoid membranes to French press. The concentration of thylakoid membrane, type of detergent, concentration of detergent, temperature, and time of solubilization were varied to determine the conditions under which PSI-FCPI was better solubilized. Using this sample, cryo-EM data was collected and data analysis is in progress.

Free Research Field

構造生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、赤色系統の光合成生物である褐藻から光化学系I-フコキサンチンクロロフィルa/cタンパク質超複合体(PSI-FCPI)を単離し、その原子構造から複合体中の色素の配置や結合様式、タンパク質サブユニット間の相互作用、エネルギー伝達様式を解明することを目的とした。また、解明した構造を緑色系統の光合成生物が 持つPSI-光捕集タンパク質超複合体(PSI-LHCI)と比較する事で、異なる波長の光を吸収するために、赤色系統の光合成生物がどの様に光合成分子装置を進化させてきたかを明らかにすることを目的とした。これらの知見が持続可能な社会を構築するための光合成触媒へ応用されることを期待している。