| 研究課題/領域番号 |
21K06220
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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44030:植物分子および生理科学関連
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| 研究機関 | 中央大学 (2023)
立命館大学 (2021-2022) |
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研究代表者 |
浅井 智広 中央大学, 理工学部, 准教授 (70706564)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 緑色硫黄細菌 / カロテノイド / 配糖体 / cruC / 嫌気 / 光阻害 / 非光化学的消光 / 三重項励起状態 / 硫黄代謝 / 消光 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
光合成生物のカロテノイドには、ポリエン骨格の末端に糖を結合した、配糖体が存在する。絶対嫌気性の光合成細菌である緑色硫黄細菌では、カロテノイド配糖体が光合成反応中心（RC）複合体に特異的に結合し、過剰な光エネルギーを散逸していることがわかってきた。一方、光合成のエネルギー散逸機構は活性酸素生成の抑制機構と考えられており、全く酸素が存在しない絶対嫌気環境での生理的意義は全く知られていない。本研究課題では、緑色硫黄細菌のもつカロテノイドの光合成機能を詳細に解析し、絶対嫌気環境でのエネルギー散逸機構のもつ生理的意義を解明する。
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| 研究成果の概要 |
厳密に嫌気的な環境でしか生育しない緑色硫黄細菌Chlorobaculum tepidumの細胞内で，活性酸素種の生成が関与しない，新規な光合成の光阻害現象を発見した。野生株よりもカロテノイド配糖体を欠損したΔcruC変異株において，この嫌気的光阻害の影響が顕著であり，光合成反応中心複合体内でカロテノイド配糖体が駆動する非光化学的消光が光阻害の発生を抑制していることがわかった。超高速の過渡吸収分光法により，カロテノイド配糖体の有無で変化する励起エネルギー移動過程が存在することも突きとめた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究課題で発見に至った「嫌気的な光阻害」は，光合成に関する既存の知識では想定すらされていなかった，全く新しい光合成現象である。活性酸素種の生成が関与しないため，無酸素状態であっても，強光下では光合成によって細胞毒性を示す物質が生成されることがわかった。緑色硫黄細菌ではカロテノイド配糖体がこの嫌気的な光阻害の発生を抑制していたことから，本研究の成果を契機に，補助色素でありながら光合成生物に普遍的に存在するカロテノイドの存在意義の解明が進むと期待される。
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