結晶構造から解き明かす光合成の光捕集・光電変換とキノン輸送の分子機構

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16H04174
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 茨城大学
• 研究代表者: 大友 征宇 茨城大学, 理工学研究科(理学野), 教授 (10213612)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 光合成 / 光捕集 / 光電変換

研究成果の概要

本研究では、これまで確立した好熱性光合成細菌由来の光捕集反応中心超分子複合体(LH1-RC)の構造研究を発展させ、様々な光捕集複合体の分光学的挙動と安定性を制御する構造因子を原子レベルで特定することができた。LH1-RCの結晶構造の分解能をさらに向上させることに成功し、電子伝達分子であるキノンや膜リン脂質ならびに機能の発現に重要な水分子を定量的に同定することができた。特異な分光学的挙動を示す新規なLH1-RCの構造を決定し、構造と機能の相関関係をより広い範囲で議論できる基礎を築いた。

自由記述の分野

生物物理化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

好熱性光合成細菌から単離された光合成色素タンパク質は極めて高い熱安定性を示すことから、本研究から得られた知見は光合成初期過程における励起エネルギーの伝達機構、反応中心における光誘起電荷分離機構の解明に役立つだけでなく、将来の工学的応用を見据えた人工光合成における高効率のアンテナと光電変換素子の構築に対しても根拠となる設計指針を与えるものと考えられる。また、本研究で用いたLH1-RCの性質には金属イオンが深く関与していることから、色素膜タンパク質と金属イオン間における高度な分子認識機構の解明とともに、生物の極限環境への適応戦略の解明にもつながるものとして期待できる。