光合成反応中心の進化を構造から探る

• 研究課題/領域番号: 15K21122
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物物理学; 構造生物化学
• 研究機関: 福岡大学 (2016-2017); 大阪大学 (2015)
• 研究代表者: 武藤 梨沙 福岡大学, 理学部, 助教 (10622417)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 光合成 / 反応中心 / X線結晶構造解析 / 電子スピン共鳴法 / 光合成反応中心 / Ｘ線結晶構造解析 / 界面活性剤

研究成果の概要

光合成反応中心タンパク質（RC）は太陽光エネルギーを化学エネルギーへ高効率で変換する。このRCは末端電子受容体の違いによりType1、Type2に分けられる。非酸素発生型Type1 RCは唯一構造決定がされていないRCである。本研究では、Type1型RCの構造を3.2Å分解能で決定した。構造解析の結果、機能未知のペプチドを発見し、アミノ酸シークエンスによってその配列を決定した。また、電子伝達に関わっているとされるキノンの有無が長年議論になっていたが、キノン解析の結果結晶中に0.8分子のキノンが結合していることが明らかになり、結晶構造中にもキノンの電子密度が観察された。

研究成果

• [雑誌論文] X-ray crystallographic and high-speed AFM studies of peroxiredoxin 1 from Chlamydomonas reinhardtii (2018)
  • 著者名/発表者名: Charoenwattanasatien Ratana、Tanaka Hideaki、Zinzius Karen、Hochmal Ana K.、Mutoh Risa、Yamamoto Daisuke、Hippler Michael、Kurisu Genji
  • 雑誌名: Acta Crystallographica Section F Structural Biology Communications 巻: 74 号: 2 ページ: 86-91
  • DOI: 10.1107/s2053230x17018507
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dynamics and energetics of cyanobacterial photosystem I:ferredoxin complexes in different redox states (2017)
  • 著者名/発表者名: Setif Pierre、Mutoh Risa、Kurisu Genji
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics 巻: 1858 号: 7 ページ: 483-496
  • DOI: 10.1016/j.bbabio.2017.04.001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Association of ferredoxin:NADP+ oxidoreductase with the photosynthetic apparatus modulates electron transfer in Chlamydomonas reinhardtii. (2017)
  • 著者名/発表者名: Mosebach, L., Heilmann, C., Mutoh, R., Gaebelein, P., Steinbeck, J., Happe, T., Ikegami, T., Hanke, G., Kurisu, G., Hippler, M.
  • 雑誌名: Photosynth. Res. 巻: 134 号: 3 ページ: 291-306
  • DOI: 10.1007/s11120-017-0408-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hyperfine Sublevel Correlation Spectroscopy Studies of Iron-Sulfur Cluster in Rieske Protein from Green Sulfur Bacterium Chlorobaculum tepidum (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Nagashima, Hiraku Kishimoto, Risa Mutton, Naotaka Terashima, Hirozo Oh-Oka, Genji Kurisu, Hiroyuki Mino
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry B 巻: 121 号: 12 ページ: 2543-2553
  • DOI: 10.1021/acs.jpcb.6b12968
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Gallium ferredoxin as a tool to study the effects of ferredoxin binding to photosystem I without ferredoxin reduction (2017)
  • 著者名/発表者名: Mignée C., Mutoh R., Krieger-Liszkay A., Kurisu G., Sétif P.
  • 雑誌名: Photosynth Research 巻: - 号: 3 ページ: 251-263
  • DOI: 10.1007/s11120-016-0332-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Circadian oscillations of KaiA-KaiC and KaiB-KaiC complex formations in an in vitro reconstituted KaiABC clock oscillator. (2016)
  • 著者名/発表者名: Murakami R, Mutoh R, Ishii K, Ishiura M.
  • 雑誌名: Genes Cells. 巻: 21 号: 8 ページ: 890-900
  • DOI: 10.1111/gtc.12392
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Calredoxin represents a novel type of calcium-dependent sensor-responder connected to redox regulation in the chloroplast. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hochmal, A.K., Zinzius, K., Charoenwattanasatien, R., Gabelein, P., Mutoh, R., Tanaka, H., Schulze, S., Liu, G., Scholz, M., Nordhues, A., Offenborn, J.N., Petroutsos, D., Finazzi, G., Fufezan, C., Huang, K., Kurisu, G. Hippler, M.
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 7 号: 1 ページ: 11847-11847
  • DOI: 10.1038/ncomms11847
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Bacterial β-Glucosidase Reveals the Structural and Functional Basis of Genetic Defects in Human Glucocerebrosidase 2 (GBA2) (2016)
  • 著者名/発表者名: Charoenwattanasatien, R., Pengthaisong, S., Breen, I., Mutoh, R., Sansenya, S., Hua, Y., Tankrathok, A., Wu, L., Songsiriritthigul, C., Tanaka, H., Williams, S.J., Davies, G.J., Kurisu, G., Cairns, J.R.
  • 雑誌名: ACS Chem Biol. 巻: 11 号: 7 ページ: 1891-1900
  • DOI: 10.1021/acschembio.6b00192
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] X-ray Structure and Nuclear Magnetic Resonance Analysis of the Interaction Sites of the Ga-Substituted Cyanobacterial Ferredoxin (2015)
  • 著者名/発表者名: Mutoh Risa, Muraki Norifumi, Shinmura Kanako, Kubota-Kawai Hisako, Lee Young-Ho, Marc M. Nowaczyk, Matthias Rögner, Hase Toshiharu, Ikegami Takahisa, Kurisu Genji
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 54 号: 39 ページ: 6052-6061
  • DOI: 10.1021/acs.biochem.5b00601
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Studies on structure-function relationships among the Rieske protein and Cytochromes in Green sulfer bacteria (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Kishimoto, R. Mutoh, H. Tanaka, G. Kurisu, H. Oh-oka
  • 学会等名: 第59回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Heterologous expression and in vivo maturation of green algal [FeFe] hydrogenase in the strictly anaerobic photosynthetic bacterium Chlorobaculum tepidum (2017)
  • 著者名/発表者名: 池田 祐輔、武藤 梨沙、波佐間 雄世、大岡 宏造、栗栖 源嗣、寺内 一姫、浅井 智広
  • 学会等名: 第58回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学郡元キャンパス
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] 時間分解EPRでとらえる光合成反応中心初期電荷分離の制御機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Mino, H. Tsukuno, R. Mutoh, H. Nagashima, Y. Kobori, G. Kurisu, H. Oh-oka
  • 学会等名: 第55回生物物理学会年会
• [学会発表] X-ray structure and NMR analysis of the electron transfer complex between Photosystem I and Ferredoxin (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Tanaka, H. Kubota-Kawai, R. Mutoh, S. Pierre, M. Nowaczyk, M. Rogner, T. Ikegami, G. Kurisu
  • 学会等名: 第55回生物物理学会年会
• [学会発表] The dynamics of photosystem 2 and light-harvesting complex 2 in spinach grana membrane revealed by high-speed AFM (2017)
  • 著者名/発表者名: R. Mutoh, T. Iida, D. Yamamoto
  • 学会等名: 第55回生物物理学会年会
• [学会発表] へリオバクテリア反応中心の初期電荷分離スピン相関解析ラジカル対の捕捉 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佃野弘幸、武藤梨沙、栗栖源嗣、大岡宏造、三野広幸
  • 学会等名: 第56回電子スピンサイエンス学会年会（SEST2017）
• [学会発表] 緑色硫黄細菌のRieskeタンパク質可溶性ドメインの構造と相互作用解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Kishimoto, R. Mutoh, H. Tanaka, G. Kurisu, H. Oh-oka
  • 学会等名: 第8回光合成学会年会
• [学会発表] Analyses of transient absorption changes and low-temperature fluorescence in the photosynthetic reaction center of heliobacteria (2016)
  • 著者名/発表者名: 大岡 宏造、小島 理沙、浅井 智広、武藤 梨沙、栗栖 源嗣、伊藤 繁
  • 学会等名: 第54回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城）
  • 年月日: 2016-11-25
• [学会発表] Chlorobaculum tepidum還元型 [2Fe-2S] Rieske clusterの磁気構造解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 寺島尚貴1、長嶋宏樹、岸本拓、武藤梨沙、大岡宏造、栗栖源嗣、三野広幸
  • 学会等名: 第55回電子スピンサイエンス学会年会（SEST2016）
  • 発表場所: 大阪市立大学杉本キャンパス
  • 年月日: 2016-11-10
• [学会発表] 時間分解EPRによるヘリオバクテリア反応中心での初期ラジカル対生成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佃野 弘幸、武藤 梨沙、栗栖 源嗣、大岡 宏造、三野 広幸
  • 学会等名: 第55回電子スピンサイエンス学会年会（SEST2016）
  • 発表場所: 大阪市立大学杉本キャンパス
  • 年月日: 2016-11-10
• [学会発表] Conformational Changes of Cyanobacterial Circadian Clock Proteins (2016)
  • 著者名/発表者名: Risa Mutoh, Hiroyuki Mino, Masahiro Ishiura
  • 学会等名: The 4th Awaji International Workshop on Electron Spin Science & Technology: Biological and Materials Science
  • 発表場所: 淡路夢舞台（兵庫）
  • 年月日: 2016-06-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ヘリオバクテリア由来の1型光合成反応中心の活性測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 安田亜矢、武藤梨沙、大岡宏造、浅井智広、栗栖源嗣
  • 学会等名: 第５７回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学上田キャンパス（岩手県盛岡市））
  • 年月日: 2016-03-18