光合成反応中心において２方向の電子移動を制御する分子機構の解明

• 研究課題/領域番号: 24570183
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 大岡 宏造 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (30201966)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2012年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 光合成 / 反応中心 / 緑色イオウ細菌 / ヘリオバクテリア / ホモダイマー / 光化学系I / フーリエ赤外分光法 / 電子スピン共鳴 / タイプ１反応中心 / ヘテロダイマー / 電荷再結合 / 電子移動 / ESR / 光化学系１ / アンテナドメイン / エネルギー移動

研究成果の概要

緑色イオウ細菌反応中心PscAのL688とV689をCysに置換し、光誘起FTIR差スペクトルによる解析を行った。L688C変異体において、S－H伸縮振動バンドに由来するシグナルを同定した。導入したシステイン残基はスペシャルペアと新たに水素結合のネットワークを形成することを意味し、タイプ1反応中心ではスペシャルペア周辺の構造は高度に保存されているらしい。また極低温下、ヘリオバクテリア反応中心の閃光照射によるESRスペクトルの経時変化を測定した。その結果、P+A1-に由来するESP信号を検出することができた。この信号はエーテル処理により消滅し、A1として機能するキノンの存在が示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Mutation-induced perturbation of the special pair P840 in the homodimeric reaction center in green sulfur bacteria (2016)
  • 著者名/発表者名: C. Azai, Y. Sano, Y. Kato, T. Noguchi and H. Oh-oka
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: ー 号: 1 ページ: 19878-19878
  • DOI: 10.1038/srep19878
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Menaquinone as the secondary electron acceptor in the type I homodimeric photosynthetic reaction center of Heliobacterium modesticaldum (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Kondo, S. Itoh, M. Matsuoka, C. Azai and H. Oh-oka
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 119 号: 27 ページ: 8480-8489
  • DOI: 10.1021/acs.jpcb.5b03723
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Structure analysis and characterization of the cytochrome c-554 from thermophilic green sulfur photosynthetic bacterium Chlorobaculum tepidum (2013)
  • 著者名/発表者名: L-J. Yu, M. Unno, Y. Kimura, K. Yanagimoto, H. Oh-oka and Z-Y. Wang-Otomo
  • 雑誌名: Photosynth. Res. 巻: 118 号: 3 ページ: 249-258
  • DOI: 10.1007/s11120-013-9922-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gene expression system in the green sulfur bacterium Cholrobaculum tepidum by conjugative plasmid transfer (2013)
  • 著者名/発表者名: C. Azai, J. Harada, H. Oh-oka
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 8(11) 号: 11 ページ: e82345-e82345
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0082345
  • 査読あり
• [学会発表] ヘリオバクテリア光合成反応中心の低温蛍光解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大岡宏造、小島理沙、浅井智広、武藤梨沙、栗栖源嗣、伊藤繁
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学・上田キャンパス（岩手）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] ヘリオバクテリア由来の1型光合成反応中心の活性測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 安田亜矢、武藤梨沙、大岡宏造、浅井智広、栗栖源嗣
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学・上田キャンパス（岩手）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] Homodimeric type 1 reaction centers in green sulfur bacteria and heliobacteria (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Oh-oka
  • 学会等名: IPR International Workshop
  • 発表場所: 大阪大学蛋白質研究所（大阪）
  • 年月日: 2016-02-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 多孔性シリカ粒子のナノ空間に埋め込まれたヘリオバクテリア反応中心コアタンパクの安定性と分光学的特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大岡宏造、野地智康、浅井智広、武藤梨沙、栗栖源嗣、伊藤繁
  • 学会等名: 第53回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 金沢大学・角間キャンパス（石川）
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] A Rieske/cytochrome b complex in the green sufur bacterium Chlorobaculum tedium (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Oh-oka, T. Yamamoto, R. Mutoh, C. Azai and G. Kurisu
  • 学会等名: 15th International Symposium on Phototrophic Prokaryotes
  • 発表場所: Tubingen, Germany
  • 年月日: 2015-08-02
  • 国際学会
• [学会発表] Bacteriochlorophyll a synthesis in the green sulfur bacterium Chlorobaculum tepidum mutant lacking BchX, a subunit of chlorophyllide a oxidoreductase (2015)
  • 著者名/発表者名: C. Azai, T. Mizoguchi, H. Tamiaki and H. Oh-oka
  • 学会等名: 15th International Symposium on Phototrophic Prokaryotes
  • 発表場所: Tubingen, Germany
  • 年月日: 2015-08-02
  • 国際学会
• [学会発表] Heliobacterial type-I homodimer reaction center uses menaquinone as the secondary electron acceptor at a little different location from that of phylloquinone in PSI (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Itoh, T. Kondo, C. Azai and H. Oh-oka
  • 学会等名: 15th International Symposium on Phototrophic Prokaryotes
  • 発表場所: Tubingen, Germany
  • 年月日: 2015-08-02
  • 国際学会
• [学会発表] 多孔性シリカ粒子中のナノ空間に安定的に保持されたヘリオバクテリア反応中心 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大岡宏造、野地智康、浅井智広、武藤梨沙、栗栖源嗣、伊藤繁
  • 学会等名: 第６回日本光合成学会年会および公開シンポジウム
  • 発表場所: 岡山国際交流センター（岡山）
  • 年月日: 2015-05-22
• [学会発表] ホモダイマー光合成反応中心複合体の人工的ヘテロダイマー化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 浅井智広、Kwang Kim、近藤徹、原田二朗、伊藤繁、大岡宏造
  • 学会等名: 第62回日本生化学会近畿支部例会
  • 発表場所: 立命館大学びわこ・くさつキャンパス（滋賀）
  • 年月日: 2015-05-16
• [学会発表] タイプ1光合成反応中心の保存されたアンテナクロロフィルの役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: 浅井智広、近藤徹、伊藤繁、大岡宏造
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学・世田谷キャンパス（東京）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 緑色イオウ光合成細菌のシトクロムbc複合体はRieske/cytochrome bタイプである (2015)
  • 著者名/発表者名: 大岡宏造、山本和矢、武藤梨沙、浅井智広、栗栖源嗣
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学・世田谷キャンパス（東京）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] ホモダイマー光合成反応中心の反応特性と電子移動経路を探る (2015)
  • 著者名/発表者名: 大岡宏造
  • 学会等名: 大阪大学蛋白質研究所セミナー
  • 発表場所: 大阪大学蛋白質研究所１階講堂（大阪）
  • 年月日: 2015-03-05
  • 招待講演
• [学会発表] Isolation of Rieske/cytochrome b complex from a green sulfur bacterium Chlorobaculum tepidum (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Oh-oka, K. Yamamoto, R. Mutoh, C. Azai, G. Kurisu
  • 学会等名: 第52回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] Two disconnected antenna chlorophyll pools in type-1 photosynthetic reaction center of green sulfur bacteria (2014)
  • 著者名/発表者名: C. Azai, T. Kondo, S. Itoh, H. Oh-oka
  • 学会等名: 第52回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] Single-molecule spectroscopic study of photosynthetic reaction center at 6K (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kondo1, R. Mutoh, G. Kurisu, H. Oh-oka, S. Fujiyoshi, M. Matsushita
  • 学会等名: 第52回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] Structural studies on the maturation mechanism of [FeFe] hydrogenase maturation from green alga Chlamydomonas reinhardtii (2014)
  • 著者名/発表者名: D. Kiyota, R. Mutoh, C. Azai, H. Oh-oka, G. Kurisu
  • 学会等名: 第52回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] 緑色硫黄細菌のタイプI型RCはPS Iとは異なるエネルギー移動系をもつ (2014)
  • 著者名/発表者名: 浅井智広、近藤徹、伊藤繁、大岡宏造
  • 学会等名: 第５回日本光合成学会年会および公開シンポジウム
  • 発表場所: 近畿大学農学部・奈良キャンパス（奈良）
  • 年月日: 2014-05-30 – 2014-05-31
• [学会発表] ヘリオバクテリアI型反応中心のキノン反応・部位はPSIと異なる (2014)
  • 著者名/発表者名: 近藤徹、浅井智広、大岡宏造、伊藤繁
  • 学会等名: 第５回日本光合成学会年会および公開シンポジウム
  • 発表場所: 近畿大学農学部・奈良キャンパス（奈良）
  • 年月日: 2014-05-30 – 2014-05-31
• [学会発表] 多孔質ガラス中のナノ空間における光化学系IIコア複合体からcyt c6の間の電子伝達 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野地智康、鈴木孝直、近藤政晴、川上恵典、神哲郎、渡辺麻衣、池内昌彦、浅井智広、大岡宏造、南後守、伊藤繁、出羽毅久
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学・東山キャンパス
• [学会発表] 緑色硫黄細菌Chlorobaculum tepidumにおいてbchX遺伝子はバクテリオクロロフィルa生合成に必須ではない (2014)
  • 著者名/発表者名: 浅井智広、溝口正、民秋均、大岡宏造
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学・五福キャンパス
• [学会発表] 多孔性シリカ粒子に吸着したヘリオバクテリア反応中心コアタンパクの分光学的諸性質 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大岡宏造、野地智康、浅井智広、武藤梨沙、栗栖源嗣、伊藤繁
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学・五福キャンパス
• [学会発表] 多孔質ガラス中のナノ空間における光化学系IIコア複合体からcyt c6への電子伝達 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野地智康、鈴木孝直、近藤政晴、川上恵典、神哲郎、渡辺麻衣、池内昌彦、浅井智広、大岡宏造、伊藤繁、出羽毅久
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学・五福キャンパス
• [学会発表] 光合成反応中心タンパク質で機能する電子移動担体の極低温１分子分光 (2013)
  • 著者名/発表者名: 近藤徹，武藤梨沙，栗栖源嗣，大岡宏造，藤芳暁，松下道雄
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
• [学会発表] 緑色硫黄細菌が持つシトクロムc-556の結晶構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山本和矢、浅井智広、大岡宏造、栗栖源嗣
  • 学会等名: 平成２５年度日本結晶学会年会
  • 発表場所: 熊本大学
• [学会発表] 光合成反応中心タンパク質の極低温１分子分光 (2013)
  • 著者名/発表者名: 近藤徹，武藤梨沙，栗栖源嗣，大岡宏造，藤芳暁，松下道雄
  • 学会等名: 第7回分子科学討論会
  • 発表場所: 京都テレサ
• [学会発表] Site-specific Structural Modification around the Special Pair of Homodimeric Photosynthetic Reaction Center in Green Sulfur Bacteria (2013)
  • 著者名/発表者名: C. Azai, Y. Sano, Y. Kato, T. Noguchi and H. Oh-oka
  • 学会等名: 16th International Congress of Photosynthesis
  • 発表場所: St. Louis, USA
• [学会発表] Heliobacterial Reaction Center Core Complex in Nanoporous Silica Material (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Oh-oka, T. Noji, C. Azai, R. Mutoh, G. Kurisu and S. Itoh
  • 学会等名: 16th International Congress of Photosynthesis
  • 発表場所: St. Louis, USA
• [学会発表] Studies on the photosynthetic reaction centre from the green sulfur bacterium Chlorobaculum tepidum (2013)
  • 著者名/発表者名: K.U. Ashraf, S. Henry, A.R. Brinth, N.J. Fraser, C. Azai, H. Oh-oka and R.J. Cogdell
  • 学会等名: 16th International Congress of Photosynthesis
  • 発表場所: St. Louis, USA
• [学会発表] 部位特異的変異導入によるホモダイマ―型光合成反応中心の構造改変 (2013)
  • 著者名/発表者名: 浅井 智広、佐野 裕子、加藤祐樹、野口 巧、大岡 宏造
  • 学会等名: 植物生理学会
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] 緑色硫黄細菌のホモダイマー光合成反応中心において部位特異的変異が一次電子供与体周辺の構造に与える影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 浅井智広、佐野裕子、野口巧、大岡宏造
  • 学会等名: 生物物理学会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] クロロフィル色素のC17位に結合する炭化水素鎖の生合成過程 (2012)
  • 著者名/発表者名: 原田二郎、溝口正、民秋均、大岡宏造
  • 学会等名: 植物学会
  • 発表場所: 兵庫県立大学
  • 招待講演
• [学会発表] 緑色硫黄細菌の光合成反応中心の部位特異的変異体：一次電子供与体周辺の水素結合構造の改変を例として (2012)
  • 著者名/発表者名: 浅井智広、佐野裕子、野口巧、大岡宏造
  • 学会等名: 日本光合成学会
  • 発表場所: 東京工業大学
• [学会発表] The gene expression system in the green sulfur bacterium chlorobaculum tepidum by conjugative plasmid transfer (2012)
  • 著者名/発表者名: C. Azai, H. Oh-oka
  • 学会等名: 国際原核光合成生物シンポジウム
  • 発表場所: ポルト（ポルトガル）
• [学会発表] Studies on the reduction processes from chlorophyll a estrified with geranylgeraniol to that with Δ2,6-phytadienol in the green sulfur bacterium Chlorobaculum tepidum (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Oh-oka, C. Azai, J. Harada, S. Miyago, T. Mizoguchi, H. Tamiaki
  • 学会等名: 国際原核光合成生物シンポジウム
  • 発表場所: ポルト（ポルトガル）
• [図書] 光と生命の事典 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大岡宏造（共著）
  • 総ページ数: 436
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] 光合成のエネルギー利用と環境応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 三宅淳、佐々木健、橋本秀樹、民秋均、近藤政晴、南後守、樋口芳樹、杉浦美羽、浅井智広、大岡宏造、石井正治、須田彰一郎、上野嘉之、岡田行夫、三谷優、徳永博、畠岡勲、丁楠、中谷肇、堀克敏、谷生重晴、若山樹、小林肇、前田治男、藤谷泰裕ら
  • 総ページ数: 308
  • 出版者: シーエムシー出版
• [備考] 光合成反応の分子機構
  • URL: http://www.bio.sci.osaka-u.ac.jp/~ohoka/index.html
• [備考] 光合成反応の分子機構
  • URL: http://www.bio.sci.osaka-u.ac.jp/~ohoka/
• [備考] 光合成反応の分子機構
  • URL: http://www.bio.sci.osaka-u.ac.jp/~ohoka/