| 研究領域 | 光合成分子機構の学理解明と時空間制御による革新的光ー物質変換系の創製 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H05087
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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 |
複合領域
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
宮崎 直幸 筑波大学, 生存ダイナミクス研究センター, 助教 (00634677)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
採択後辞退 (2021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)
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: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | クライオ電子顕微鏡 / 光合成 / 光化学系I / 電子伝達系 / 構造解析 / 単粒子解析 / 反応中間体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
光化学系I（PSI）は、光エネルギーを利用して、遊離電子を発生させ、フェレドキシンへ電子を伝達するとともに、プラストシアニンから電子を受け取る。しかし、PSIと電子伝達系タンパク質の間でどのように電子の受け渡しがおこなわれているかに関しては、未解明である。本研究では、光照射機構を備えたクライオ電顕グリッド凍結システムを開発し、クライオ電顕によりPSIと電子伝達系が形成する過渡的な反応中間体の構造を決定することにより、その電子伝達系の基本原理の解明をおこなう。
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| 研究実績の概要 |
光化学系I（PSI）は、光エネルギーを利用して、反応中心であるP700において遊離電子を発生させ、その電子を電子伝達系のフェレドキシンへと伝達する。その電子は、さらにフェレドキシン-NADP+酸化還元酵素へと伝達され、カルビン回路の炭素同化反応において必要なNADPHが生成される。一方、電荷分離し酸化されたP700+は、プラストシアニンから電子を受け取り、元の状態に戻る。これらの一連の電子伝達経路に関しては良く分かっているのだが、PSIと電子伝達系タンパク質の間で実際にどのように電子の受け渡しが行われているのかに関しては良く分かっていない。そこで、本研究ではクライオ電子顕微鏡単粒子解析により、PSIと電子伝達系タンパク質の複合体の構造を決定し、電子伝達機構を明らかにする。ただし、PSIと電子伝達系タンパク質の複合体は過渡的にしか形成されず、その構造決定には、電子伝達系の過渡的な複合体形成を誘導させるために、その複合体形成反応を制御する光照射システムをクライオ電顕試料凍結装置と融合させるという装置開発も必要である。２０２０年度は、試料の調整と試料凍結装置の開発を中心におこなってきた。タンパク質試料に関しては、PSI、フェレドキシン、フェレドキシン-NADP+レダクターゼ（FNR）は、既に調製が完了した。そして、それら精製タンパク質を用いて、NADP+からNADPHへの反応が起こることも確認した。それに加え、光酸化された反応中心クロロフィルP700+へプラストシアニンからどのように電子が受け渡され、反応中心が還元されるのか調べるために、プラストシアニンも加えた系の構築を進めた。
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| 現在までの達成度 (段落) |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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