2018 Fiscal Year Annual Research Report
プロトン駆動力生成を支える集光アンテナ複合体の起源と進化
Publicly Offered Research
| Project Area | New Photosynthesis : Reoptimization of the solar energy conversion system |
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| Project/Area Number |
17H05713
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
丸山 真一朗 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (50712296)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 葉緑体 / 細胞内共生 / ゲノム / 進化 / 光合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物の光合成機能は、「光の利用」と「光からの防御」のバランスで成り立っているが、これを再最適化することが最大限の活用と改良を可能にする鍵であると考えられる。植物の光合成装置に含まれる集光アンテナ複合体タンパク質（LHC）は、三回膜貫通型のクロロフィル結合タンパク質であり、光合成機能の再最適化に重要な因子の一つと考えられている。これまでは主に緑色植物（緑藻と陸上植物）の系統でLHCの研究が行われてきたが、植物全体を見据えた進化的な解析は十分に行われていなかった。本研究では、全地球上の約半分の一次生産を担うと言われる水中の光合成生態系の中で主要な役割を果たしているLHCファミリーに着目し、始原的な単細胞紅藻Cyanidioschyzon merolae（以下シゾンと呼ぶ）をモデル系として機能解析を行った。
その結果、LHCを欠損したシゾンの変異株の光合成特性を解析することで、紅藻の持つLHCが「集光」と「消光」という一見正反対の機能を併せ持つことが示された。また、先行研究で紅藻型LHCは光化学系複合体に結合し、アンテナ装置複合体として機能することが報告されているが、変異株の解析から、各サブユニット間の結合がアンテナ複合体全体の安定性に大きく影響することが分かった。これらのことは、始原的な葉緑体において働いていたことが想定されている集光アンテナ装置において、クロロフィル結合タンパク質の持つ基本的な物理化学的性質が、タンパク質複合体レベルでの制御と組合されることで、植物の系統ごとに特徴的な機能として発現し、調節されていることを示唆している。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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