光従属栄養成育能を付与した好熱性シアノバクテリア作製による光合成研究基盤の構築

• 研究課題/領域番号: 15K14492
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 杉浦 美羽 愛媛大学, プロテオサイエンスセンター, 准教授 (80312255)
• 研究協力者: Rappaport Fabrice フランス国立科学研究所, IBPC, 研究員 ; Boussac Alain フランス国立科学研究所, CEA/Saclay, 主席研究員
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 光合成 / 光化学系II / 好熱性シアノバクテリア / 光従属生用成長 / 光従属栄養

研究成果の概要

光合成によるエネルギー変換および水の酸化は非常に効率的であり、これらの分子機構を理解することは、学術的な重要性のみならず、エネルギー問題解決に応用する上でも非常に重要な課題である。光合成の初発反応を担う光化学系II複合体の構造や機能の理解はこの15年で大きく進んだが、水の酸化や電子伝達制御など、分子機構の不明な点が多い。その大きな原因の１つが、研究に適した好熱性シアノバクテリアに光合成機能を大きく変える変異を導入すると、致死するという問題であった。本研究では、光合成機能を失っても外から取り込んだ炭素源を使って生育できる好熱性シアノバクテリアを作製することに成功し、光合成研究の基盤を構築した。

研究成果

• [国際共同研究] CNRS(フランス)
• [国際共同研究] CNRS(フランス)
• [雑誌論文] Crystal structure and redox properties of a novel cyanobacterial heme-protein with a His/Cys heme axial ligation and a per-arnt-sim (PAS)-like domain (2017)
  • 著者名/発表者名: Motomura, T., Suga, M., Hienerwadel, R., Nakagawa, A., Lai, T.-L., Nitschke, W., Sugiura, M, Boussac, A. and Shen, J.-R.
  • 雑誌名: Ｊ. Biol. Chem 巻: 印刷中
  • NAID: 120006473741
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Corrigendum to “Influence of Histidine-198 of the D1 subunit on the properties of the primary electron donor, P680, of Photosystem II in Thermosynechococcus elongatus” (2016)
  • 著者名/発表者名: Sugiura, M., Ozaki, Y., Rappaport F., and Boussac A.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta (Bioenergetics) 巻: 1857 号: 12 ページ: 1943-1948
  • DOI: 10.1016/j.bbabio.2016.09.012
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Assembly of oxygen-evolving Photosystem II efficiently occurs with the apo-Cytb559 alone but the holo-Cytb559 increases the recovery rate of a functional enzyme upon photo-inhibition. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sugiura, M., Nakamura, M., Koyama, K., and Boussac, A.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta (Bioenergetics), 巻: 1847 号: 2 ページ: 276-285
  • DOI: 10.1016/j.bbabio.2014.11.009
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Molecular function and structure of Photosystem II in photosynthetic electron transfer (2017)
  • 著者名/発表者名: Miwa Sugiura
  • 学会等名: Solar Fuel Material -Maltiscale and Bioinspired Approach in Catalyst-
  • 発表場所: Seoul National University, Korea
  • 年月日: 2017-02-23
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Role of D1-Pro173 of Photosystem II in Water Oxidation (2016)
  • 著者名/発表者名: Miwa Sugiura
  • 学会等名: 7th International Conference Photosynthesis Research for Sustainability-2016
  • 発表場所: Pushchino, Russia
  • 年月日: 2016-06-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Engineered Themosynechococcus elongatus mutant growing under photoheterotrophic conditions (2015)
  • 著者名/発表者名: Miwa Sugiura
  • 学会等名: Gordon Research Conference: Photosynthesis
  • 発表場所: Boston, U.S.A.
  • 年月日: 2015-06-28
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] 光合成のエネルギー変換と物質変換 ～人工光合成をめざして (2015)
  • 著者名/発表者名: 杉浦美羽
  • 総ページ数: 281
  • 出版者: 化学同人