| 研究課題/領域番号 |
20H02914
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分38030:応用生物化学関連
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| 研究機関 | 公益財団法人高輝度光科学研究センター (2022)
岡山大学 (2020-2021) |
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研究代表者 |
加藤 公児 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 構造生物学推進室, テニュアトラック研究員 (30452428)
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| 研究分担者 |
長尾 遼 静岡大学, 農学部, 准教授 (30633961)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2022年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2021年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2020年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
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| キーワード | 生体超分子複合体 / 光化学系タンパク質 / 構造生物学 / クライオ電子顕微鏡 / X線結晶構造解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
シアノバクテリアや植物のチラコイド膜上に存在する光化学系Ⅰ（PSI）は光エネルギーを化学エネルギーに変換する光合成反応の中心的な役割を担っている。本研究では、PSIと特異的に相互作用するアンテナタンパク質（PBS）と四量体PSIから構成される超複合体の構造と生育環境中の光条件に応答したエネルギー変換機構をX線結晶構造解析、クライオ電子顕微鏡単粒子解析、分光学的解析を駆使して解明する。本研究内容は光合成生物の環境適応と深く関わっており、環境条件に応答した超複合体形成機構の解明を通して適応進化の謎に迫ることができる。
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| 研究成果の概要 |
シアノバクテリア、各種藻類そして植物が行う光合成は、太陽の光エネルギーを化学エネルギーに変換し、同時に酸素分子を発生させる。この光エネルギー変換は、主に光化学系I（PSI）と光化学系II（PSII）という2つの膜タンパク質複合体が担っており、光駆動型の電荷分離と一連の電子伝達反応を行う。
本研究では、PSIとアンテナタンパク質から構成される超複合体の構造と生育環境中の条件に応答したエネルギー変換機構をX線結晶構造解析、クライオ電子顕微鏡単粒子解析、その他の生化学的解析を使い明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
立体構造解析によって生物の多様性を明らかにした本研究の知見は生物が行う光合成のメカニズムの解明、そして効率化へとつながる。このような知見を人工光合成研究に取り入れることで、高効率光エネルギー伝達システムの構築が進展し、持続可能な社会の実現へ近づくことが期待できる。
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