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光化学系Ⅱ超複合体のダイナミクスに関わる新規因子の同定と機能解析

研究課題

研究課題/領域番号 14J00490
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 植物分子・生理科学
研究機関京都大学

研究代表者

横山 諒  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2016年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2015年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード光合成 / チラコイド / グラナ / シロイヌナズナ / 非光化学的消光 / NPQ
研究実績の概要

チラコイドは、脂質によって構成された膜構造であり、光合成タンパク質複合体が光依存的な光合成を行う場として機能している。陸上植物の葉緑体では、グラナと呼ばれるチラコイドの層状構造が観察され、光化学系II(PSII)と集光アンテナ(LHCII)からなる巨大複合体が局在している。PSII複合体は光合成のため光エネルギーを集めるだけではなく、吸収しすぎてしまった光エネルギーを熱として安全に散逸する光防御機能を有しており、この過程はクロロフィルの非光化学的消光(NPQ)として観測される。植物における光防御機構の制御機構は近年理解が進んでいるが、光防御機構とチラコイド構造との間にどのような機能的関係性があるのかについては理解が進んでいない。本研究では、NPQ誘導が低下したシロイヌナズナ変異体riq1、riq2の同定と解析を行った。この変異体では、陸上植物によく保存された相同な遺伝子が欠損しており、RIQ1、RIQ2タンパク質はグラナに局在して、特にRIQ2はPSII-LHCII超複合体と相互作用していることが示唆された。riq変異体では、集光アンテナサイズの縮小やLHCIIの流動によって引き起こされるステート遷移が阻害されていたのに加えて、グラナにおける重層の程度が増加していた。これらLHCIIの動態異常とグラナ構造の表現型は、既に報告されているもう一つのグラナ構造の制御因子であるCURT1タンパク質の機能とは独立にもたらされたものである。これらの結果から、NPQ誘導におけるLHCIIの動態制御に必須なグラナの環境をRIQタンパク質は最適化していることを提唱する。本研究は、陸上植物特異的なチラコイド構造と光防御機構の機能的関係性における初めての遺伝学的証拠である。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Grana-localized proteins, RIQ1 and RIQ2, affect the organization of light-harvesting vomplex II and grana stacking in Arabidopsis.2016

    • 著者名/発表者名
      Ryo Yokoyama, Hiroshi Yamamotoa, Maki Kondo, Satomi Takeda, Kentaro Ifuku, Yoichiro Fukao, Yasuhiro Kamei, Mikio Nishimura,Toshiharu Shikanai
    • 雑誌名

      Plant Cell

      巻: 28 号: 9 ページ: 2261-2275

    • DOI

      10.1105/tpc.16.00296

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] チラコイド構造の多様性と生理学的意義2016

    • 著者名/発表者名
      横山諒, 鹿内利治
    • 雑誌名

      光合成研究

      巻: 26 ページ: 168-182

    • NAID

      40021075545

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 植物二次代謝産物の多様性はいかにしてうまれるか?2016

    • 著者名/発表者名
      横山諒
    • 雑誌名

      日本薬学会誌ファルマシア

      巻: 52 ページ: 254-254

    • NAID

      130005132110

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] シロイヌナズナにおいてグラナスタッキングと集光機能を最適化する新規チラコイドタンパク質 RIQ1, RIQ2 の生化学解析2017

    • 著者名/発表者名
      横山諒, 深尾陽一朗, 鹿内利治
    • 学会等名
      第58回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      鹿児島大学群元キャンパス, 鹿児島市, 鹿児島県
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Grana-localized Proteins, RIQ1 and RIQ2, Affect the Dynamics of Light-harvesting Complex II and Grana Stacking in Arabidopsis.2016

    • 著者名/発表者名
      Ryo Yokoyama
    • 学会等名
      17th International Congress on Photosynthesis Research
    • 発表場所
      Maarstricht (the Nederland)
    • 年月日
      2016-08-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Grana-localized proteins, RIQ1 and RIQ2, affect the dynamics of light-harvesting complex II and thylakoid stacking in Arabidopsis.2016

    • 著者名/発表者名
      Ryo Yokoyama
    • 学会等名
      Satellite Meeting on Photosynthesis, the 17th International Conference on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas
    • 発表場所
      京都大学理学部セミナーハウス, 京都市, 京都府
    • 年月日
      2016-07-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Grana-localized Proteins, RIQ1 and RIQ2, Optimize the Dynamics of Light Harvesting Complex II and Grana Stacking in Arabidopsis.2016

    • 著者名/発表者名
      横山 諒、山本宏、近藤 真紀、竹田 恵美、伊福 健太郎、深尾 陽一朗、亀井 保博、西村 幹夫、鹿内 利治
    • 学会等名
      第57回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      盛岡
    • 年月日
      2016-03-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Novel chloroplast proteins, RIQ1 and RIQ2, optimize non-photochemical quenching and thylakoid stacking in Arabidopsis.2016

    • 著者名/発表者名
      Ryo Yokoyama
    • 学会等名
      Kyoto-Bristol-Heidelberg Plant Sciences Workshop
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2016-03-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Link between Photosynthesis and Thylakoid Structure in Chloroplast.2015

    • 著者名/発表者名
      Ryo Yokoyama
    • 学会等名
      International Conference on Plant Science for Biomass Production, Usage and Horticultural Crops
    • 発表場所
      Harbin, China
    • 年月日
      2015-08-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] NPQ誘導とチラコイド構造の形成に寄与する陸上植物特異的タンパク質RIQ1、RIQ2の解析2015

    • 著者名/発表者名
      横山 諒、山本 宏、近藤 真紀、竹田 恵美、伊福 健太郎、深尾 陽一朗、亀井 保博、西村 幹夫、鹿内 利治
    • 学会等名
      第6回日本光合成学会年会
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2015-05-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Novel grana-localized proteins, RIQ1 and RIQ2, contribute to efficient induction of NPQ in Arabidopsis.2015

    • 著者名/発表者名
      ◯横山諒、山本宏、伊福健太郎、竹田恵美、深尾陽一朗、近藤真紀、西村幹夫、鹿内利治
    • 学会等名
      第56回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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