2018 Fiscal Year Annual Research Report
酸素発生型光合成生物に保存された新規プロトン濃度最適化機構の解明
Publicly Offered Research
| Project Area | New Photosynthesis : Reoptimization of the solar energy conversion system |
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| Project/Area Number |
17H05719
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
増田 真二 東京工業大学, バイオ研究基盤支援総合センター, 准教授 (30373369)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 光合成 / 葉緑体 / プロトン濃度勾配 / NPQ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、申請者らが近年同定した葉緑体内プロトン濃度調節因子の機能解析を進めることで、光環境に応じてプロトン駆動力を調節する新たな仕組みを解明し、吸収した光エネルギーを熱として安全に消去する「非光化学消光（NPQ）」を制御する新たな仕組みの存在を世界に先駆けて証明することである。
これまでに、様々な逆遺伝学的解析によってNPQの値が野生型のそれよりも上昇する複数の新規変異体の単離に成功している。本研究では、このうち２つの因子LAP1およびLAP2に主に着目し解析を進めてきた。昨年度より、本領域の計画班である東北大の魚住研究室と共同で、大腸菌のH/NaおよびH/Kアンチポータ欠損株を用いた相補実験と、単離反転膜を用いてのLAP1とLAP2の膜を隔てたプロトンの輸送活性測定を試みた。その結果、LAP1とLAP2は、既知のH/Naに比し弱いながらも大腸菌のH/Naアンチポータ欠損をある程度相補しうることがわかった。しかし、単離反転膜を用いた実験からでは、明確なH/Naアンチポータ活性は検出されなかった。このことから、LAP1およびLAP2は何らかの形でイオンを膜透過させるが、その活性には未知の因子が必要と考えられた。またシロイヌナズナの単離葉緑体を用いて、アミノアクリジン蛍光測定により特定の光条件下における葉緑体内と溶媒間のプロトンの濃度勾配測定を行なった。その結果、特にlap2変異体において葉緑体内の過剰な酸性化が確認された。さらに、シアノバクテリアのLAP1およびLAP2変異体を単離し、その表現型を観察したところ、いずれも光照射時の細胞からのプロトン放出と取り込みに重要な働きをすることがわかった。以上のことより、LAP1とLAP2の役割は酸素発生型光合成生物に共通しており、それは膜を隔てたプロトンの輸送を光依存的に行うために重要であることがわかった。
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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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[Journal Article] Significance of PGR5-dependent cyclic electron flow for optimizing the rate of ATP synthesis and consumption in Arabidopsis chloroplasts2019
Author(s)
Sato, R, Kawashima, R., Trinh, M.D.L., Nakano, M., Nagai, T and Masuda, S.
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Journal Title
Photosynth. Res.
Volume: 139
Pages: 359-365
DOI
Peer Reviewed
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