好酸性光合成細菌におけるクロロフィル中心金属の亜鉛への置換機構

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12640629
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 高宮 建一郎 東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 教授 (80037259)
• 研究分担者: 島田 裕士 東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 助手 (80301175)
• キーワード: バクテリオクロロフィル / 亜鉛バクテリオクロロフィル / 好酸性光合成細菌 / クロロフィル生合成 / マグネシウムキラターゼ / フェロキラターゼ

研究概要

好気性好酸性光合成細菌Acidiphilium rubrumは亜鉛-バクテリオクロロフィル(Zn-Bchl)を主なクロロフィルとして含む。これまでの研究で、Zn-Bchlの生合成の過程でテトラピロール環に一旦マグネシウムが配位した後に亜鉛と置操することが分かっている。そこで、本年度の研究は亜鉛イオンの配位の機構を解明することを目的とした。そのために、1 PMSなどによる突然変異源による突然変異や、薬剤耐性遺伝子による遺伝子破壊などによって亜鉛を含むバクテリオクロロフィル中間体を蓄積する株を作出し、その中間体の同定を行うことを試みた。
2 マグネシウムキラターゼ以外のキラターゼ、ここでは鉄キラターゼの性質との比較から配位機構を推定した。
1についてはPMSによる突然変異株で調べた限り、Zn-Bchlの中間体を蓄積した株は得られなかった。また、Acidphilium rubrumをプラスミド受容菌とし、種々の大腸菌をプラスミド供与菌として色々なプラスミドで接合による形質転換を行ったが、遺伝子破壊株は得られなかった。
2では、キュウリのフェロキラターゼを大腸菌で過剰発現させその性質を調べたところ、プロトポルフィリンIX以外にもデューテロポルフィリンも鉄配位反応の基質となることが示された。また、N-メチルプロドポルフィリンIXは強い阻害効果を持つことが分かった。これらのことから、亜鉛の配位にはポルフイリン環の置換はある程度許容されることが分かった。
1今後の緊急の課題は、大量培養などで測定可能な中間体の量を得て、その同定を行うことであろう。

研究成果

• [文献書誌] Suzuki, T., Masuda, T., et al.: "Two types of ferrochelatase in photosynthetic and non-photosynthetic tissues of cucumber"J. Biol. Chem.. 277・7. 4731-4737 (2002)
• [文献書誌] Suzuki, T., Masuda, T., et al.: "Over expression, enzymatic properties and tissue localization of a ferrochelatase of cucumber"Plant Cell plysiol. 41・2. 192-199 (2000)
• [文献書誌] Suzuki, T., Masuda, T., et al.: "12th International Congress on photosynthesis"CSIRO Publishing. 1000 (2001)