光合成反応中心とアンテナ複合体の超複合体の高速分子動画解析

公募研究

研究領域	高速分子動画法によるタンパク質非平衡状態構造解析と分子制御への応用
研究課題/領域番号	20H05446
研究種目	新学術領域研究(研究領域提案型)
配分区分	補助金
審査区分	複合領域
研究機関	岡山大学
研究代表者	菅倫寛岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 教授 (60634920)
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス	完了 (2021年度)
配分額 *注記	10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円) 2021年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円) 2020年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
キーワード	光合成 / ダイナミクス / 膜タンパク質 / X線自由電子レーザー / 高速分子動画 / 分子動画 / Ｘ線自由電子レーザー
研究開始時の研究の概要	光合成細菌の行う酸素非発生型の光合成では、光合成反応中心が光エネルギーを高い効率で吸収し、電子を受け渡すことで反応が始まります。本研究では光合成反応中心と集光アンテナ複合体Iの超複合体の結晶をX線自由電子レーザーの技術で解析することで、これまでの解析技術では捉えることができなかった、光エネルギーを吸収した後の非常に速い立体構造の動きを明らかにすることを目指しています。この解析に必要な良質な結晶を作成することを第一の目標としています。
研究実績の概要	光合成細菌の光合成反応中心（RC）は集光アンテナ複合体I（LH1）と超複合体をとっており、光エネルギーを高い効率で吸収して、電子伝達鎖を駆動し酸素非発生型の光合成の初発の反応を開始する。本研究ではLH1-RC超複合体を対象としX線自由電子レーザーを用いて時間分解シリアルフェムト秒結晶構造解析して励起後の構造解析を明らかにすることを目指し、LH1-RC超複合体の良質な微小結晶を作成することを第一の目標としている。時間分解シリアルフェムト秒結晶構造解析に向けた、LH1-RC超複合体の良質な微小結晶を作成する条件を探索した。結晶の調製に細かく粉砕した結晶を用いてシーディングを行ったところ、安定に100マイクロメートルの大きさの結晶を得ることができた。結晶の析出時間はシーディングなしでは1週間以上かかったが、シーディングによって3日間程度に短縮した。微小結晶の回折分解能を放射光にてチェックした。その際、回折分解能が凍結条件の影響を受けやすいことが判明したので、沈殿剤の種類と濃度、溶液を交換する方法を検討した。その結果、3-A程度の分解能で回折する結晶を2割程度の頻度で得ることができた。引き続き結晶の調製方法を検討し、スケールを拡大してシリアルフェムト秒構造解析を行う予定である。
現在までの達成度 (段落)	令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
今後の研究の推進方策	令和3年度が最終年度であるため、記入しない。