光合成機能に電気化学反応を組合せたNAD(P)Hの再生と二酸化炭素の固定反応

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05235206
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 野澤 庸則 東北大学, 工学部, 教授 (10006322)
• 研究分担者: 四釜 裕子 東北大学, 工学部, 助手 (80250710) ; 大澤 雅俊 東北大学, 工学部, 助教授 (00108466)
• キーワード: CO_2固定 / ^<31>PNMR / 固体高分解能^<13>CNMR / 色素タンパク質 / 光リン酸化 / 反応中心 / 結晶化 / 光補集系

研究概要

本年度の研究実績 1.Chlorobium tepidum光補集系の構造と機能 効率よく光CO_2固定を行う際に重要となる光補集系アンテナの構造を主として固体高分解能^<13>CNMRにより検討し、1つのモデルを提出した(雑誌論文1)。また、光エネルギーの補集反応を時間分割ケイ光分光法を用いて検討し、各素反応の速度定数の決定に成功した(投稿準備中)。2.光合成反応中心の結晶化 光合成系で光誘起電子移動を行う色素タンパク質の精製とその結晶化に成功した。これは膜タンパク質の結晶化に成功した第3の例である(雑誌論文2)。3.緑色合成細菌Chlorobium tepidumの膜顆粒によるNAD^+再還元能とCO_2固定能の評価方法の検討 NAD^+還元速度を吸光分光法および磁気共鳴法で評価するための基礎実験を行い(1)吸光分光法での測定に適した膜顆粒の調製法(2)^<31>P NMRを用いてNAD^+還元活性が評価できることが分かった。4.光合成細菌膜顆粒によるCO_2固定能^<13>CNMRを用いて光照射下でCO_2固定能をNaH^<13>CO_3を基質としてADP、NAD^+存在下で測定し充分活性のあること、および耐熱性菌体と常温性菌体とでは前者の活性が高いことを見い出した。5.光誘起電子移動を行ない酸化した反応中心に電極から電子移動を起こし、これを還元することが出来た。また、この酸化還元反応のE_mが500mV(NHE)であることを見い出した。6.好塩性の光合成細菌Rhodospirilum sodomenseの反応中心には膜結合型のシトクロームがあり、このシトクロームは酸化還元電位が58mVより低電位であることを見い出した(雑誌論文3)。

研究成果

• [文献書誌] T.Nozawa,K.Ohtomo,M.Suzuki,Y.Morishita and Michael T.Madigan: "Structures and Organization of Bacteriochlorophyll c's in Chlorosomes from a New Thermophilic Bacterium Chlorobium tebidum" Bull.Chem.Soc.Jpn.66. 231-237 (1993)
• [文献書誌] M.Kobayashi and T.Nozawa: "Purification and Crystallization of the Reaction center from the Thermophilic Purple Sulfur Bacterium Chromatium tepidum" Bull.Chem.Soc.Jpn.66. 3834-3836 (1993)
• [文献書誌] T.Nozawa,T.Katano,M.Kudoh,M.Kobayashi,Y.Shikama,and M.T.Madigan: "Reaction Centers from a New Halophilic Purple Nonsulfur Photosynthetic Bacterium Rhodospirillum sodomense" Chem.Lett.193-196 (1994)
• [文献書誌] T.Nozawa,K.Ohtomo,M.Suzuki,Y.Morishita and H.Konami: "Progress in Photosynthesis Research CP/MAS^<13>CNMR Studies on Antenna Structures in Chlorosomes in Green Bacteria" Kluwer Academic Publishers, 4 (1993)