Structural basis for iron-stress-induced protein of cyanobacteria

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K06502
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43020:Structural biochemistry-related
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: KUBOTA-KAWAI HISAKO (久保田寿子) 山形大学, 理学部, 准教授 (10599228)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 光合成 / 光化学系 / 鉄欠乏

Outline of Final Research Achievements

In low-iron stress environments, cyanobacteria express IsiA (iron stress induced gene A), which donates energy to PSI core. In this study, we used atomic force microscopy (AFM) to visualize the native organization of PSI and IsiA within the thylakoid membranes from cyanobacterium Anabaena. AFM images showed that PSI complexes were densely packed in thylakoid membranes. The PSI tetramer has a protruding height of 2-3 nm above the membrane surface and possesses a characteristic cytoplasmic side structure composed of PsaC, PsaD and PsaE. The organization of IsiA around PSI remains to be further investigated.

Free Research Field

光合成生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現在、日本を含めた120以上の国や地域が「2050年カーボンニュートラル(温室効果ガスの排出を全体としてゼロにする)」という目標を掲げている。このような国際的潮流が加速している中、人工光合成による効率的な太陽光エネルギーの利用が求められている。
本研究ので得られた、巨大なPSI複合体をもつAnabaenaが効率よく光を集めるためにどのようにPSI四量体をチラコイド膜上に配置しているかという基礎科学的な情報は、人工光合成における光捕集効率の向上に貢献できると考えられる。