| 研究領域 | 新光合成：光エネルギー変換システムの再最適化 |
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| 研究課題/領域番号 |
19H04734
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
生物系
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| 研究機関 | 立命館大学 |
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研究代表者 |
浅井 智広 立命館大学, 生命科学部, 講師 (70706564)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2020年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 緑色硫黄細菌 / 光合成反応中心 / 電子移動 / キノン / 鉄硫黄クラスター / 電子顕微鏡 / メナキノン / クライオ電子顕微鏡 / 過渡吸収 / pH |
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| 研究開始時の研究の概要 |
光合成細菌の光合成反応中心RC1 は、Type-1（PS1 型）とType-2（PS2 型）の光合成反応中心の両方の機能をあわせもつ。そのユニークな機能には、ホモダイマー構造のコアタンパク質へのメナキノンの結合が関係している。本研究課題では、メナキノンの結合や酸化還元状態がRC1 の二機能性を実現するメカニズムの解明を目指す。具体的には、メナキノンに近接したアルギニン残基のプロトン化状態に注目し、外部pHに依存した電子伝達経路の変化を解析する。
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| 研究実績の概要 |
緑色硫黄細菌の光合成反応中心において、キノン分子の結合とキノン分子が媒介する電子移動反応を特定するのが、本研究課題の目的である。これまでの研究で発見していた鉄硫黄クラスターFXに至らない電子移動反応について、フェムト秒分解能の過渡吸収スペクトル解析でその電子受容体がキノン分子であるかを検証した。外部の電子受容体に対する依存性を調べた結果、鉄硫黄クラスターよりも高い還元電位をもつメディーターを添加した場合にのみ、FXに至らない電子移動が観測されることがわかった。一方でFXに至らない電子移動に特異的な過渡吸収スペクトルや速度成分は見出せず、電荷分離反応の信号強度の増大として観測されたことから、FXではない電子受容体に至る電子移動が一次電子受容体クロロフィルの再酸化よりも速いことが示唆された。またHPLCによる色素分析から、電荷分離反応の信号強度の増大率は光合成反応中心のキノン含量と概ね一致することがわかった。これらの結果より、FXに至らない電子移動を媒介する電子受容体は高い還元電位をもつキノン分子であると結論づけた。しかし、2020年に発表された緑色硫黄細菌の光合成反応中心の電子顕微鏡構造には、キノン分子に帰属可能な電荷密度が見つからない。キノン含量が光合成反応中心当たり1分子よりも大幅に低いことと合わせ、高電位のキノン分子は生化学的な操作で複合体から脱離しやすいことが示唆された。緑色硫黄細菌の光合成反応中心に結合したキノン分子は、タイプ２光合成反応中心のQBのような物性をもつと考えらた。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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