微細藻類の光合成及び光生物学

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01045009
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 都筑 幹夫 東京大学, 応用微生物研究所, 助教授 (70155430)
• 研究分担者: WEHRMEYER W. マールブルグ, フィリップス大学・生物学部, 教授 ; THAUER R.K. マールブルグ, フィリップス大学・生物学部, 教授 ; NULTSCH W. マールブルグ, フィリップス大学・生物学部, 教授 ; GALLAND P. マールブルグ, フィリップス大学・生物学部, 助教授 ; HORST Senger マールブルグ, フィリップス大学・生物学部, 教授 ; 五十嵐 泰夫 東京大学, 農学部, 助手 (90114363) ; 大森 正之 東京大学, 海洋研究所, 助教授 (80013580) ; 渡辺 正 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (70092385) ; 加藤 栄 東京大学, 理学部, 教授 (50011515)
• キーワード: 光化学系I / 反応中心 / ラン藻 / Thermophile / RuBisCO / cAMP / GTP結合タンパク質 / 環境要因

研究概要

渡辺は、平成3年8月3日から24日までマ-ルブルグにおいてSenger教授と、ラン藻光合成器官の光適応について共同研究を行い、(1)環境光のスペクトル分布、(2)光強度及び(3)CO_2濃度の変化に伴なう光化学系I/II反応中心のモル比変化を詳細に検討した。その結果(1)と(2)では系I/II比が1〜3の範囲で顕著に変動するが、(3)の影響はきわめて小さいことが明らかとなった。また、高等植物の葉緑体およびラン藻のチラコイド膜からの色素抽出、HPLC分析により系I反応中心あたり2分子検出されたクロロフィルa^1の機能に関して討論し、今後重要となるアプロ-チ、生体外におけるクロロフィルa^1二量体の作製とそのキャラクタリゼ-ションについて明確化することができた。
五十嵐は、高温性ラン藻Synechococcus aー1株からCO_2固定酵素であるRuBisCOを精製し、その熱安定性を示した。さらにこの遺伝子をクロ-ニングし、大腸菌内での発現に成功した。9月25日から10月6日まで渡独し、上の結果やその他極限環境の炭酸固定に関して、Thauer教授らの得た結果と比較し、相違点ならびに今後共同で解決すべき問題について討論した。
また、大森は、ラン藻細胞内にcAMPがかなり多く含まれていること、細胞の膜系に信号変換タンパク質であるGTP結合タンパク質が存在することを見い出した。さらに、光信号によって細胞内cAMPのレベルが急激に、かつ大きく変化することを明らかにし、ラン藻における光信号の伝達にcAMPが関与している可能性を指摘した。この結果に関し、11月18日から28日までマ-ルブルグにおいてSenger教授と討論し、今後の研究について話し合った。また、彼らの研究テ-マの一つであるプテリン系物質による光情報の受容機構とcAMPカスケ-ドとの関連についても議論した。

研究成果

• [文献書誌] M.Kobayashi: "Enrichment of bacteriochlorophyll g' in membrances of Heliobacterium chlorum by ether extraction:Unequinocal evidence for its presence in vivo." FEBS Letters. 284. 129-131 (1991)
• [文献書誌] E.J.vande Meent: "Identification of 8'-hydroxy chlorophyll a as a functional reaction center pigment in Heliobacteria." Biochim.Biophys.Acta. 1058. 356-362 (1991)
• [文献書誌] T.Yaguchi: "Purification of RuBisCO from the thermophilic cyanobacterium Synechococcus sp.strain a-1." J.Ferment.Bioceng.73. (1992)
• [文献書誌] M.Ishii: "Methionaquinone is a direct natural electron acceptor for the membrane-bound hydrogenase in Hydrogenobactor thermophilcs strain Tk-6" Agric.Biol.Chem.55. 3011-3016 (1991)
• [文献書誌] K.Ohmori: "Function of cAMP as a mat-forming factor in the cyanobacterium Spirulina platensis." Plant Cell Physiol. 33. 21-25 (1992)
• [文献書誌] M.Ohmori: "cAMP and cAMP-stimulated protein phosphorylation in zoospores of brown algae." J.Phycol.27. 540-543 (1991)
• [文献書誌] T.Watanabe(分担執筆): "Chlorophylls" CRC Press(米国), 1-1257 (1991)
• [文献書誌] 五十嵐 泰夫(分担執筆): "極限環境微生物ハンドブック:炭酸固定と利用" サイエンス・フォ-ラム社, 376-384 (1991)