光合成細菌の集光性アンテナ・反応中心タンパク質複合体における高度な機能制御機構

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16087201
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 茨城大学 (2005-2009); 東北大学 (2004)
• 研究代表者: 大友 征宇 茨城大学, 理学部, 教授 (10213612)
• 研究分担者: 小林 正幸 有明工業高等専門学校, 物質工学科, 准教授 (70271864)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2009
• キーワード: 光合成 / 光捕集反応中心複合体 / 色素膜タンパク質 / 光電変換

研究概要

自然界で最もシンプルなアンテナ・光電変換機能をもつ光合成分子機械の作動原理について各種物理化学的手法を駆使して調べてきた。その結果、光捕集を司るアンテナ複合体の構造単位において色素分子間の幾何学的配置及び色素タンパク質問の相互作用を原子レベルで解明した。また、アンテナ反応中心超分子複合体の結晶化に成功した。一方、極限環境下で生息する光合成微生物のアンテナ機能に金属イオンの果たす意外な役割を突き止め、光生物における環境適応戦略の一端を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Calcium ions are required for the enhanced thermal stability of the light-harvesting-reaction center core complex from thermophilic purple sulfur bacterium Thermochromatium tepidum. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kimura, Y., Yu, L. -J., Hirano, Y., Suzuki, H., Wang, Z. -Y.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 284 ページ: 93-99
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overexpression, characterization, and crystallization of the functional domain of cytochrome cz from Chlorobium tepidum. (2009)
  • 著者名/発表者名: Higuchi, M., Hirano, Y., Kimura, Y., Oh-oka, H., Miki, K., Wang, Z. -Y.
  • 雑誌名: Photosynth. Res. 102 ページ: 77-84
  • 査読あり
• [雑誌論文] Specific Ca2+-binding motif in the LH1 complex from photosynthetic bacterium Thermochromatium tepidum as revealed by optical spectroscopy and structural modeling. (2009)
  • 著者名/発表者名: Ma, F., Kimura, Y., Yu, L. -J., Wang, P., Ai, X. -C., Wang, Z. -Y., Zhang, J. -P.
  • 雑誌名: FEBS Journal 276 ページ: 1739-1749
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calcium ions are involved in the unusual red-shift of the light-harvesting 1 Qy transition of the core complex in thermophilic purple sulfur bacterium Thermochromatium tepidum. (2008)
  • 著者名/発表者名: Kimura, Y., Hirano, Y., Yu, L. -J., Suzuki, H., Kobayashi, M., Wang, Z. -Y.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 283 ページ: 13867-13873
  • 査読あり
• [雑誌論文] Excitation dynamics of two spectral forms of the core complexes from photosynthetic bacterium Thermo chromatium tepidum. (2008)
  • 著者名/発表者名: Ma, F., Kimura, Y., Zhao, X. -H., Wu, Y. -S., Wang, P., Fu, L. -M., Wang, Z. -Y., Zhang, J. -P.
  • 雑誌名: Biophys. J. 95 ページ: 3349-3357
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solution structure of the Rhodobacter sphaeroides PufX membrane protein: Implications for the quinone exchange and protein-protein interactions. (2007)
  • 著者名/発表者名: Wang, Z. -Y., Suzuki, H., Kobayashi, M., Nozawa, T.
  • 雑誌名: Biochemistry 46 ページ: 3635-3642
  • 査読あり
• [雑誌論文] Purification, characterization and crystallization of the core complex from thermophilic purple sulfur bacterium Thermochromatium tepidum. (2007)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, H., Hirano, Y., Kimura, Y., Tataich, S., Kobayashi, M., Miki, K., Wang, Z. -Y.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 1767 ページ: 1057-1063
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overexpression and characterization of the Rhodobacter sphaeroides PufX membrane protein in Escherichia coli. (2007)
  • 著者名/発表者名: Onodera, S., Suzuki, H., Shimada, Y., Kobayashi, M., Nozawa, T., Wang, Z. -Y.
  • 雑誌名: Photochem. Photobiol. 83 ページ: 139-144
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solution structures of the core light-harvesting a and b polypeptides from Rhodospirillum rubrum: Implications for the pigment-protein and protein-protein interactions. (2005)
  • 著者名/発表者名: Wang, Z. -Y., Gokan., Kobayashi, M., Nozawa, T.
  • 雑誌名: J. Mol. Biol. 347 ページ: 465-477
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isotopic labeling of proteins by utilizing photosynthetic bacteria. (2005)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, H., Shimada, Y., Kobayashi, M., Kudo, M., Nozawa, T., Wang, Z. -Y.
  • 雑誌名: Anal. Biochem. 347 ページ: 324-326
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic properties and thermal stability of soluble redox proteins from a thermophilic purple sulfur photosynthetic bacterium, Thermochromatium tepidum. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, M., Saito, T., Takahashi, K., Wang, Z. -Y., Nozawa, T.
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc. Jpn. 78 ページ: 2164-2170
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reconstitution of photosynthetic reaction centers and core antenna-reaction center complexes in liposomes and their thermal stability. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, M., Fujioka, Y., Mori, T., Terashima, M., Suzuki, H., Shimada, Y., Saito, T., Wang, Z. -Y., Nozawa, T.
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biovhem. 69 ページ: 1130-1136
  • 査読あり
• [学会発表] 好熱性光合成細菌由来のFlavocytochrome oとCytochrome c'の結晶構造解析と機能評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 源氏梨恵, 平野優, 木村行宏, 木村綾乃, 三木邦夫, 大友征宇
  • 学会等名: 蛋白質学会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 20090520-20090522
• [学会発表] 超高エネルギーX線を利用した高電位鉄イオウタンパク質HiPIPの超高分解能結晶構造解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 平野優, 竹田一旗, 蜘正室, 三木邦夫
  • 学会等名: 蛋白質学会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 20090520-20090522
• [学会発表] 好熱性光合成細菌由来の光捕集光電変換タンパク質の単離精製と結晶化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小林美穂、清水佑記、堀口健太郎、大畠史一、干龍江、平野優、大友征宇
  • 学会等名: 茨城地区交流会
  • 発表場所: 日立
  • 年月日: 2009-11-06
• [学会発表] 緑色光合成細菌由来のチトクロムczの構造的 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大友征宇、平野優、樋口誠, 木村行宏、大岡宏造, 三木邦夫
  • 学会等名: 分光学的特徴について光合成セミナー
  • 発表場所: 京大
  • 年月日: 2009-07-11
• [学会発表] 好熱性光合成細菌Thermochromatium trpodum由来cytochromeタンパク質flavocytochrome c552, cytochrome c'の結晶構造 (2008)
  • 著者名/発表者名: 平野優, 木村行宏, 高崎将充, 牛島杏子, 木村綾乃, 源氏梨恵, 鈴木秀明, 三木邦夫, 大友征宇
  • 学会等名: 日本生化学会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2008-12-09
• [学会発表] 好熱性光合成細菌乃Thermochromatium tepidum由来光捕集反応中心複合体におけるカルシウムイオンの構造的、機能的役割 (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Kimura, L-J. Yu, YHirano, H. Suzuki, YKawamura, T. Ohno, J. -P Zhang, S. Otomo
  • 学会等名: 日本生物物理学会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2008-12-03
• [学会発表] 好熱性緑色光合成細菌由来Cytochrome czの大量発現とNMRによる構造機能評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 樋口誠、逸見光、平野優、大岡宏造、大友征宇
  • 学会等名: 第47回NMR討論会
  • 発表場所: 筑波大
  • 年月日: 2008-11-12
• [備考]
  • URL: http://biophys.sci.ibaraki.ac.jp/