| 研究概要 |
光合成反応中心に結合したチトクロムを遺伝的に改変する実験系を活用して,光合成電子伝達系におけるタンパク質に含まれる個々のアミノ酸の役割を明らかにし,あわせて進化との関係をさぐることを目的とした.前年度に引き続く研究で,本年度は以下の成果を得た.
(1)光合成反応中心結合型ヘムが可溶性チトクロムcから電子を受け取る部位を先に報告したことを受け,種による違いと進化的なアミノ酸改変との関係を検討した.その結果,R.gelatinosusとB.viridisの間では,反応部位は同じであるが,R.gelatinosusでは鉄イオウタンパク質が電子供与体となっていることを反映して反応部位の酸性アミノ酸が疎水性アミノ酸に変化していることがわかった.突然変異の導入によってそれを実験的に確認した.(2)実験材料として,R.gelatinosus遺伝子操作は比較的簡単であるが目的タンパク質の立体構造は推測の段階でしかない.一方,立体構造が明らかなB.viridisは遺伝子操作が非常に困難である.そこで,B.viridisの目的タンパク質の遺伝子をR.gelatinosusに導入し発現させることに成功した.これにより,立体構造が解明されたタンパク質で遺伝子操作によりアミノ酸を改変する実験系が確立した.(3)B.viridisの反応中心結合型チトクロムを持つR.gelatinosusは,光合成的に生育したがその生育速度は野生型の数分の1と遅かった.その結果は,上記(1)のアミノ酸改変の遺伝子操作の実験から得られていた結果とよく一致した.つまり,可溶性電磁受容体との反応部位において,B.viridisでは酸性アミノ酸が中心的な役割をはたしており,R.gelatinosusではそれに加えて疎水的アミノ酸の役割が大きいということである.これらの成果は,今後分子進化的視点に立った研究の発展につながるものである.(4)進化との関係で,光合成遺伝子発現と励起エネルギー移動の酸素環境への適応について新知見を得た.
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