2023 Fiscal Year Research-status Report
色素置換による光合成エネルギー移動制御：色素集団と単量体の共存の重要性を理解する
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21K06104
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
佐賀 佳央 近畿大学, 理工学部, 教授 (60411576)
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2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 光合成 / 励起エネルギー移動 / 光収穫タンパク質 / バクテリオクロロフィル / クロロフィル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光合成初期過程で重要な役割を果たしている光収穫タンパク質の光機能メカニズムの解明は、光合成反応の高効率性の分子的基盤の理解に重要であると考えられる。そこで本研究では、紅色光合成細菌の光収穫タンパク質を主なターゲットとして、環状に配列し励起子相互作用している色素集団と、色素単量体の機能的関係性を改変・制御し、光吸収特性や励起エネルギー移動などの光機能への影響を明らかにすることで、これらの光収穫タンパク質の光機能メカニズムを理解するための研究を推進している。
本年度はこれまでに引き続き、紅色光合成細菌の辺縁光収穫タンパク質LH2・LH3においてエネルギー供与体として機能する単量体状態の色素（B800バクテリオクロロフィルa）の変換に関する研究を主に実施した。この色素変換を再構成的方法論で行うためには、LH2タンパク質やLH3タンパク質からB800バクテリオクロロフィルaを脱離させることが必要であるため、その脱離法の確立、およびB800脱離タンパク質の物性の理解はこの色素変換にとって重要である。そこで、B800バクテリオクロロフィルaが脱離したLH2タンパク質において観測されるB800のQy吸収帯の自動的な回復現象の解析を推進し、そのメカニズムを明らかにするとともにB800バクテリオクロロフィルaがタンパク質の安定性に与える影響を示した。また、LH3タンパク質からのB800バクテリオクロロフィルaの脱離に関する研究を推進し、タンパク質構造とアミノ酸配列が大きく類似しているにもかかわらずLH3とLH2のB800脱離挙動が異なることを明らかにするとともに、B800が脱離したLH3タンパク質を調製する指針を得た。あわせて、LH2タンパク質においてエネルギー受容体として機能する色素集団（B850バクテリオクロロフィルa）の吸収帯が外部要因によって変化する現象について研究を進めた。
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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
これまでに紅色光合成細菌の辺縁光収穫タンパク質のエネルギー供与体であるB800バクテリオクロロフィルaの改変を達成するとともに、その改変を再構成的方法論で行うために重要なB800バクテリオクロロフィルaの脱離法の開発、およびB800脱離タンパク質の物性解析を達成できているため、本研究が順調に進行していると判断した。あわせて、これらの辺縁光収穫タンパク質のスペクトル特性の変化や構造安定性といった本研究の目的達成に有用な情報が取得できていることも、本研究が順調に進行していると判断した理由である。
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| Strategy for Future Research Activity |
紅色光合成細菌の光収穫タンパク質LH2とLH3のエネルギー供与体であるB800バクテリオクロロフィルaの改変と機能解析をさらに推進するとともに、これらのタンパク質のエネルギー受容体である色素集団のスペクトル特性の変化の解析も推進することで、これらのタンパク質の光機能メカニズムの解明に重要な情報を取得していく予定である。また、最終年度であるため、これまでに得られた研究成果をまとめ、論文などで積極的に発表していく予定である。
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| Causes of Carryover |
成果発表を予定していた学会への参加日程の一部を変更したことで学会出張のために使用を予定していた旅費が減額になったことが、次年度使用額が生じた主な理由である。次年度は、研究遂行に必要な物品の購入に使用するとともに、成果発表のための学会参加費と旅費としての使用を計画する。
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