| 研究課題/領域番号 |
20K06542
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分43030:機能生物化学関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
山本 治樹 名古屋大学, 生命農学研究科, 助教 (80615451)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
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| キーワード | 光合成色素 / クロロフィル / 酵素 / 光合成細菌 / クロロフィリド / 酵素進化 / 光依存型酵素 / 酵素デザイン / シアノバクテリア / クロロフィル生合成 / プロトクロロフィリド |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高等植物など多くの光合成生物が持つ光依存型プロトクロロフィリド還元酵素は光を反応 に用いる珍しい酵素であり、光合成に必須の色素であるクロロフィルの生合成の後期の律速 反応を触媒する。光エネルギーを利用し化学反応を触媒するという性質は学術的にも工学的 にも注目されているが、光利用酵素のメカニズムはほとんど明らかになっていな い。本研究ではこの光依存酵素の基質結合部位を明らかにし、さらにその部位周辺に変異を 導入することで、その光利用性を別の反応に機能を変換させ、光利用のメカニズムを明らか にすることを目指す
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| 研究成果の概要 |
本研究では光合成色素生合成に関わる酵素CORについて、光合成細菌の遺伝子欠損株を用いた in vivo相補系を確立し、その実験系を用いて光依存型の酵素LPORにランダムな変異を導入した変異ライブラリからCOR活性を保持する変異LPORのスクリーンを実施した。これまで7万種類以上の変異LPORをスクリーンしたが有意なCOR活性を持つ変異LPORは得られなかった。そこでこのCOR活性評価系を利用して、異なる二つの活性を持つCORについて、その活性の違いを決定づけるアミノ酸残基の特定を行った。その結果BchYのP189Sというアミノ酸変異が活性に有意な影響を与えることを見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では光合成細菌のCOR欠損株を用いた相補系を確立し高感度でCOR活性の検出を可能とした。その相補系を用いて異なる二つの活性を保持するCORについて、その活性の違いを決定づけるアミノ酸残基について網羅的な探索を行った。その結果活性の変化に影響を与えるBchYのP189Sを含む複数のアミノ酸置換を見出した。このように共通の酵素からアミノ酸置換を経て異なる活性を持つ酵素への分岐していくメカニズムに関する知見は酵素進化において非常に重要な根拠与える。また本研究課題で開発したCOR検出系はCOR活性を持つ可能性がある機能未知の酵素の活性確認に有用なツールとなると考えられる。
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