地球の大酸化イベント酸素危機が導く光合成生物の適応進化

• 研究課題/領域番号: 19570036
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物生理・分子
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 藤田 祐一 名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 准教授 (80222264)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2008年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2007年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: 光合成 / クロロフィル / ラン藻 / アナロガス酵素 / アイソザイム / 進化 / 大酸化イベント / 金属酵素 / クロロフィル生合成 / ラン藻(シアノバクテリア) / コプロポルフィリノーゲンIII酸化酵素 / オキシゲナーゼ / radical SAM / 代謝系の進化 / 嫌気的環境 / イソサイクリック環 / ヒドラターゼ / ラジカルSAM / プロトクロロフィリド

研究概要

ラン藻Synechocystis sp. PCC 6803のテトラピロール生合成系のうち4つの酵素系において、環境の酸素レベルに応じて機能分化している複数の系が機能していることを明らかにした。また、その複数の酵素系の成り立ちは、1)構造の異なる酵素系(アナロガス酵素)が利用される場合、3)構造が類似した酵素系(アイソザイム)が利用される場合、という2つに分類できることが判った。

研究成果

• [雑誌論文] Prolamellar bodies formed by cyanobacterial protochlorophyllide oxidoreductase in Arabidopsis (2009)
  • 著者名/発表者名: Masuda, S., Ikeda, R., Masuda, T., Hashimoto, H., Tsuchiya, T., Kojima, H., Nomata, J., Fujita, Y., Mimuro, M., Ohta, H. and Takamiya, K.
  • 雑誌名: Plant J in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation and evolution of chlorophyll metabolism (2008)
  • 著者名/発表者名: Masuda, T. and Fujita, Y.
  • 雑誌名: Photochem. Photobiol. Sci 7 ページ: 1131-1149
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional expression of nitrogenaselike protochlorophyllide reductase from Rhodobacter capsulatus in Escherichia coli (2008)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, H., Nomata, J. and Fujita, Y.
  • 雑誌名: Photochem. Photobiol. Sci 7 ページ: 1238-1242
  • 査読あり
• [雑誌論文] NB-protein (BchNBchB) of dark-operative protochlorophyllide reductase is the catalytic component containing oxygen-tolerant Fe-S clusters (2008)
  • 著者名/発表者名: Nomata, J., Ogawa, T., Kitashima, M., Inoue, K. and Fujita, Y.
  • 雑誌名: FEBS Lett 582 ページ: 1346-1350
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of two homologous genes, chlA_I and chlA_<II>, that are differentially involved in isocyclic ring formation of chlorophyll a in the cyanobacterium Synechocystis sp PCC 6803 (2008)
  • 著者名/発表者名: Minamizaki, K., Mizoguchi, T., Goto, T., Tamiaki, H. and Fujita, Y.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 283 ページ: 2684-2692
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation and evolution of chlorophyll metabolism. (2008)
  • 著者名/発表者名: Masuda, T., Fujita, Y.
  • 雑誌名: Photochemical Photobioloeical Sciences 7 ページ: 1131-1149
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional expression of nitrogenase-like protochlorophyllide reductase from Rhodobacter capsulatus in Escherichia coli. (2008)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, H., Nomata, J., Fujita, Y.
  • 雑誌名: Photochemical Photobiological Sciences 7 ページ: 1238-1242
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of two homologous genes,chlA_I and chlA_<II>, that are differentially involved in isocyclic ring formation of chlorophyll a in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Minamizaki, T. Mizoguchi, T. Goto, H. Tamiaki and Y.Fujita
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 283巻 ページ: 2684-2692
  • 査読あり
• [雑誌論文] NB-protein (BchN-BchB) of dark-operative protochlorophyllide reductase is the catalytic component containing oxygen-tolerant Fe-S clusters (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Nomata, T. Ogawa, M. Kitashima, K. lnone and Y. Fujita
  • 雑誌名: FEBS Letters 582巻 ページ: 1346-1350
  • 査読あり
• [学会発表] ニトロゲナーゼ類似型プロトクロロフィリド還元酵素の触媒コンポーネントNB-蛋白質の立体構造に基づく立体特異的なD環二重結合還元機構 (2009)
  • 著者名/発表者名: 野亦次郎・張本純平・村木則文・溝口正・民秋均・栗栖源嗣・藤田祐一
  • 学会等名: 第50回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2009-03-23
• [学会発表] ラン藻Leptolyngbya boryanaにおけるプロトクロロフィリド還元酵素の酸素感受性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山本治樹・久留宮祥平・大橋理恵・藤田祐一
  • 学会等名: 第50回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2009-03-23
• [学会発表] ラン藻Synechocystis sp. PCC6803のヘム・クロロフィル生合成系における2つのコプロポルフィリノーゲンIIIオキシダーゼ (2009)
  • 著者名/発表者名: 後藤武知・藤田祐一
  • 学会等名: 第50回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2009-03-23
• [学会発表] ラン藻Synechocystis sp. PCC 6803 のヘム・クロロフィル生合成系における2つのコプロポフィリノーダンIIIオキ. シダーゼ (2009)
  • 著者名/発表者名: 後藤武知, 藤田祐一
  • 学会等名: 第50回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2009-03-23
• [学会発表] ラン藻Synechocystis sp. PCC 6803 におけるクロロフィルのE環生成に関わる2つのアイソフォームChlA_1とChlA_<II>の互換性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 川尻安志, 南崎啓, 藤田祐一
  • 学会等名: 第50回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2009-03-22
• [学会発表] ラン藻Synechocystis sp. PCC 6803 における2つのヘムオキシゲナーゼアイソフォームの機能分化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 青木里奈, 後藤武知, 藤田祐一
  • 学会等名: 第50回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2009-03-22
• [学会発表] ラン藻Synechocystis sp. PCC6803における2つのヘムオキシゲナーゼアイソフォームの機能分化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 青木里奈・後藤武知・南崎啓・藤田祐一
  • 学会等名: 第50回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] ラン藻Synechocystis sp. PCC6803におけるクロロフィルのE環生成に関わる2つのアイソフォームChlA_I とChlA_<II>の互換性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 川尻安志・南崎啓・藤田祐一
  • 学会等名: 第50回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] ラン藻Leptolyngbya boryanaにおける光依存型プロトクロロフィリド還元酵素の大量発現 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小島寛子・大城香・藤田祐一
  • 学会等名: 第50回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] Structural aspects of dark-operative protochlorophyllide reductase (2009)
  • 著者名/発表者名: Fujita, Y.
  • 学会等名: International Symposium on Chemistry of Reductases II
  • 発表場所: Nagoya, Japan (Invited Speaker)
• [学会発表] クロロフィル生合成系の酸素環境に対する適応進化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤田祐一
  • 学会等名: 日本植物学会第72回大会シンポジウム「テトラピロール代謝調節、進化と多機能性」
  • 発表場所: 高知大学
  • 年月日: 2008-09-25
• [学会発表] クロロフィル生合成系の酸素環境に対する適応進化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤田祐一
  • 学会等名: 日本植物学会第72回大会シンポジウム
  • 発表場所: 高知大学
  • 年月日: 2008-09-25
• [学会発表] 光非依存型(暗所作動型)プロトクロロフィリド還元酵素のX線構造解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 村木則文・野亦次郎・志波智生・藤田祐一・栗栖源嗣
  • 学会等名: 第49回日本植物生理学会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2008-03-22
• [学会発表] ニトロゲナーゼ類似型プロトクロロフィリド還元酵素の触媒コンポーネントNB-蛋白質の金属中心の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 野亦次郎・江端梢・村木則文・栗栖源嗣・藤田祐一
  • 学会等名: 第49回日本植物生理学会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2008-03-22
• [学会発表] ラン藻Leptolyngbya boryana(Plectonema boryanum)のプロトクロロフィリド還元酵素の触媒コンポーネントNB-蛋白質(ChlN-ChlB)の生化学的解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 山本治樹・久留宮祥平・大橋理恵・藤田祐一
  • 学会等名: 第49回日本植物生理学会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2008-03-22
• [学会発表] ラン藻Synechocystis sp. PCC6803のヘム・クロロフィリド生合成系における2つのコプロポルフィリノーゲンIIIオキシダーゼ (2008)
  • 著者名/発表者名: 後藤武知・南崎啓・藤田祐一
  • 学会等名: 第49回日本植物生理学会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2008-03-22
• [学会発表] 光非依存型(暗所作動型)プロトクロロフィリド還元酵素のX線構造解 (2008)
  • 著者名/発表者名: 村木則文・野亦次郎・志波智生・藤田祐一・栗栖源嗣
  • 学会等名: 第49回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 札幌(札幌コンベンションセンター)
  • 年月日: 2008-03-22
• [学会発表] ニトロゲナーゼ類似型プロトクロロフィリド還元酵素の触媒コンポーネントNB-蛋白質の金属中心の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 野亦次郎・江端梢・村木則文・栗栖源嗣・藤田祐一
  • 学会等名: 第49回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 札幌(札幌コンベンションセンター)
  • 年月日: 2008-03-22
• [学会発表] ラン藻Leptolyngbya boryana (Plectonema boryanum)のプロトクロロフィリド還元酵素の触媒コンポーネントNB-蛋白質(ChiN-ChiB)の生化学的解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 山本治樹・久留宮祥平・大橋理恵・藤田祐一
  • 学会等名: 第49回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 札幌(札幌コンベンションセンダー)
  • 年月日: 2008-03-22
• [学会発表] Characterization of nitrogenase-like enzymes in chlorophyll and bacteriochlorophyll biosynthesis (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Fujita
  • 学会等名: lnternational Symposium on Chemistry of Reductases
  • 発表場所: 名古屋(名古屋大学)
  • 年月日: 2008-03-12
• [学会発表] Nitrogenase homologues in chlorophyll biosynthesis (2008)
  • 著者名/発表者名: Fujita, Y
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Iron-Sulfur Enzymes
  • 発表場所: Colby Sawyer College, New London, NH, USA (Invited Speaker)
• [学会発表] 光非依存型(暗所作動型)プロトクロロフィリド還元酵素の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 野亦次郎・江端梢・村木則文・志波智生・栗栖源嗣・藤田祐一
  • 学会等名: 第8回光合成研究会公開シンポジウム「光合成を支える多様な分子システム」
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] ラン藻Leptolygbya boryanaにおける暗所作動型プロトクロロフィリド還元酵素の生化学的解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 山本治樹・久留宮祥平・大橋理恵・藤田祐一
  • 学会等名: 第8回光合成研究会公開シンポジウム「光合成を支える多様な分子システム」
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] Characterization of nitrogenase-like enzymes in chlorophyll and bacteriochlorophyll biosynthesis pathways (2008)
  • 著者名/発表者名: Fujita, Y.
  • 学会等名: International Symposium on Chemistry of Reductases
  • 発表場所: Nagoya, Japan (Invited Speaker)
• [学会発表] Comparative analysis of two nitrogenase-like enzymes, protochlorophyllide reductase and chlorophyllide a reductase (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Nomata, M. Kitashima, T. Ogawa, K. lnoue, Y. Fujita
  • 学会等名: lnternational Symposium on Chemistry of Reductases
  • 発表場所: 名古屋(名古屋大学)
• [学会発表] ラン藻Synechocystis sp.PCC 6803のヘム・クロロフィル生命成系における2つのコプロポルフィリノーゲンIIIオキシダーゼ (2008)
  • 著者名/発表者名: 後藤武知・南崎啓・藤田祐一
  • 学会等名: 第49回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 札幌(札幌コンベンションセンター)
• [学会発表] Final two stages of chlorophyllide a formation in chlorophyll biosynthesis: E-ring formation and D-ring reduction (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Fujita
  • 学会等名: lnternational Conference on Tetrapyrrole Photoreceptors in Photosynthetic Organisms
  • 発表場所: 京都(京都テルサ)
  • 年月日: 2007-12-10
• [学会発表] ラン藻Synechocystis sp. PCC6803におけるクロロフィルのE環生成反応 (2007)
  • 著者名/発表者名: 藤田祐一
  • 学会等名: かずさDNA研研究会ラン藻の分子生物学2007
  • 発表場所: かずさDNA研
  • 年月日: 2007-12-04
• [学会発表] ラン藻Synechocystis sp. PCC 6803におけるクロロフィルE環生成反応 (2007)
  • 著者名/発表者名: 藤田祐一
  • 学会等名: かずさDNA研究所研究会「ラン藻の分子生物学2007」
  • 発表場所: 木更津(かずさアーク)
  • 年月日: 2007-12-04
• [学会発表] クロロフィル生合成系におけるニトロゲナーゼ類似酵素の阻害剤 (2007)
  • 著者名/発表者名: 野亦次郎・溝口正・民秋均・藤田祐一
  • 学会等名: 第71回日本生化学会中部例会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2007-05-31
• [学会発表] Final two stages of chlorophyllide a formation in chlorophyll biosynthesis : E-ring formation and D-ring reduction (2007)
  • 著者名/発表者名: Fujita, Y.
  • 学会等名: 7th International Conference on Tetrapyrrole Photoreceptors in Photosynthetic Organisms
  • 発表場所: Kyoto, Japan (Invited Speaker)
• [学会発表] ラン藻Synechocystis sp. PCC6803のクロロフィルのE環は2つの酸素依存型酵素によって生成される (2007)
  • 著者名/発表者名: 南崎啓・後藤武知・藤田祐一
  • 学会等名: 光合成研究会シンポジウム
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] Characterization of metal center of the catalytic components, NB-protein, of dark-operative protochlorophyllide reductase from Rhodobacter capsulatus (2007)
  • 著者名/発表者名: J. Nomata, K. Ebata, T. Ogawa, K. lnoue, Y. Fujita
  • 学会等名: lnternational Conference on Tetrapyrrole Photoreceptors in Photosynthetic Organisms
  • 発表場所: 京都(京都テルサ)
• [学会発表] The catalytic component NB-protein (ChlN-ChlB) of protochlorophyllide reductase from the cyanobacterium Leptolyngbya boryana (2007)
  • 著者名/発表者名: H.Yamamoto, S. Kurumiya, R. Ohashi, Y. Fujita
  • 学会等名: lnternational Conference on Tetrapyrrole Photoreceptors in Photosynthetic Organisms
  • 発表場所: 京都(京都テルサ)
• [学会発表] ldentification of two acsF genes involved in isocyclic ring formation of chlorophylla in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Minamizaki, T. Goto, T. Mizoguchi, H. Tamiaki, Y. Fujita
  • 学会等名: lnternational Conference on Tetrapyrrole Photoreceptors in Photosynthetic Organisms
  • 発表場所: 京都(京都テルサ)
• [学会発表] Two homologous genes, chlAl and chlAll, are differentially involved in isocyclic ring formation of chlorophyll a in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Minamizaki, T. Goto, T. Mizoguchi, H. Tamiaki, Y. Fujita
  • 学会等名: lnternational Symposium on Biosynthesis of Tetrapyrroles
  • 発表場所: 草津(立命館大学)
• [学会発表] Chlorophyll a biosynthesis under anaerobic environments in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Goto, K. Minamizaki, Y. Fujita
  • 学会等名: 14th lnternational Congress of Photosynthesis
  • 発表場所: Glasgow
• [学会発表] Biochemical analysis of two catalytic components of nitrogenase-like enzymes protochlorophyllide reductase and chlorophyllide a reductase from Rhodobacter capsulatus (2007)
  • 著者名/発表者名: J. Nomata, M. Kitashima, T. Ogawa, K. lnoue, Y. Fujita
  • 学会等名: 14th lnternational Congress of Photosynthesis
  • 発表場所: Glasgow
• [学会発表] ラン藻Synechocystis sp. PCC 6803のクロロフィルのE環は2つの酸素依存型酵素によって生成される (2007)
  • 著者名/発表者名: 南崎啓・後藤武知・藤田祐一
  • 学会等名: 光合成研究会シンポジウム
  • 発表場所: 岡山(岡山大学)
• [図書] 光合成細菌Rhodobacter capsulatus における大量発現と形質転換「光合成研究法」低温科学67 巻 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤田祐一、野亦次郎
  • 出版者: 北海道大学低温科学研究所
• [図書] 嫌気条件下でのタンパク質精製「光合成研究法」低温科学67 巻 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤田祐一、野亦次郎
  • 出版者: 北海道大学低温科学研究所
• [図書] 低温科学第67巻「光合成研究法」 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤田祐一, 野亦次郎
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 嫌気条件下でのタンパク質精製
• [図書] Chlorophyll a biosynthesis under anaerobic environments in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803. In Photosynthesis. Energy from the Sun: 14th International Congress on Photosynthesis (2008)
  • 著者名/発表者名: Minamizaki, K., Goto, T. and Fujita, Y.
  • 出版者: Edited by Allen, J.F., Gantt, E., Golbeck, J.H., Osmond, B., Springer
• [図書] Biochemical analysis of two catalytic components of nitrogenaselike enzymes protochlorophyllide reductase and chlorophyllide a reductase from Rhodobacter capsulatus. In Photosynthesis. Energy from the Sun: 14th International Congress on Photosynthesis (2008)
  • 著者名/発表者名: Nomata, J., Kitashima, M., Ogawa, T., Inoue, K and Fujita Y.
  • 出版者: Edited by Allen, J. F., Gantt, E., Golbeck, J. H., Osmond, B., Springer
• [図書] Photosyntheis. Energy from the Sun: 14th International Congress on Photosynthesis (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Minamizaki, T. Goto, Y. Fujita
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: Chlorophyll a biosynthesis under anaerobic environments in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803
• [図書] Photosyntheis. Energy from the Sun: 14th International Congress on Photosynthesis (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Nomata, M. Kitashima, T. Ogawa, K. Inoue, Y. Fujita
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: Biochemical analysis of two catalytic components of nitrogenase-like enzymes protochlorophyllide reductase and chlorophyllide a reductase from Rhodobacter capsulatus