| 研究課題/領域番号 |
22K06144
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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 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
木村 行宏 神戸大学, 農学研究科, 准教授 (20321755)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (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)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 極限環境微生物 / 3重耐性 / 近赤外光 / Hlr. halochloris / ３重耐性 / 紅色光合成細菌 / 光捕集１反応中心複合体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
紅色光合成細菌は、低いエネルギーを高いエネルギーに変換するuphill型エネルギー移動により近赤外光をエネルギー源とした光ー物質変換を営んでいる。本研究では、極限環境光合成微生物Hlr. halochlorisの３重耐性（耐熱性、耐塩性、耐アルカリ性）および近赤外光利用の分子機構を明らかにするため、BChl bを集光色素とする紅色光合成細菌を比較対象とし、分光学的、熱力学的手法による解析ならびにCryoEMによる構造解析を融合させ、Hlr. halochlorisの耐熱化、耐塩化、耐アルカリ化、低エネルギー吸収特性の詳細な分子機構を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
紅色光合成細菌は近赤外光を光電変換する光捕集・電荷分離システム(光捕集1反応中心複合体:LH1-RC)を備えており、低いエネルギーを高いエネルギーに変換するuphill型エネルギー移動により近赤外光をエネルギー源とした光ー物質変換を営んでいる。本研究では、極限環境光合成微生物Hlr. halochlorisの3重耐性(耐熱性、耐塩性、耐アルカリ性)および近赤外光利用の分子機構を明らかにするため、BChl bを集光色素とする紅色光合成細菌(Hlr. halochloris、Hlr. abdelmalekii, Blc. tepida, Blc. viridis)を比較対象として、物理化学的手法による解析ならびにCryoEMによる構造解析を組み合わせ、Hlr. halochlorisの耐熱化、耐塩化、耐アルカリ化、低エネルギー吸収特性の詳細な分子機構を明らかにすることを目的としている。具体的には、(1)可視近赤外分光法および示差走査熱量分析法による3重耐性の検証、(2)灌流誘起ATR-FTIR分光法による塩濃度およびpH依存的LH1-RC構造変化の検出、(3)等温滴定熱量分析(ITC)による塩濃度およびpH依存的LH1-RC相互作用変化の解析、(4)Cryo-EM構造解析によるLH1-RC構造の解明の4つのテーマを遂行している。
今年度は(2)について検討を続けた。バックグラウンドの安定化に課題が残り、有意な信号を得ることはできなかった。(3)については試料の大量調製が可能となったため測定を行なっているが、再現性を検証する必要があり、次年度も継続的にデータを収集する予定である。一方、(4)については共同研究により、Hlr. halochlorisのCryo-EM構造論文を報告した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
今年度はHlr.halochlorisの(2)について検討を続け、バックグラウンドの安定化に課題が残り有意な信号を得ることはできなかったが、改善の余地が残されており、引き続き検証する予定である。(3)についてはHlr.halochloris LH1-RCと塩の相互作用に由来する熱信号が検出された。次年度も継続し、再現性を検証する。(4)については共同研究により、Hlr. halochlorisのCryo-EM構造を報告した。また、Blc. tepidaについても構造解析を行い、Hlr. halochlorisとは全く異なるメカニズムで耐熱性を獲得していることが判明した。現在論文を執筆している。
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| 今後の研究の推進方策 |
Hlr. halochlorisおよびHlr. abdelmarekiiについては継続して(2)の灌流誘起ATR-FTIR分光法による分析を進めていく。また、(3)のITC測定を補完し、熱力学的に塩結合によるLH1-RC安定化のメカニズムを明らかにしていく。(4)については、Halorhodospira abdelmalekiiののCryo-EM構造解析を進めていく。また、Blastochloris tepidaのCryoEM構造論文を投稿する。
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