時間分解X 線構造解析・分光法によるカロテノイドの光保護分子メカニズムの解明

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18684016
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 大阪市立大学
• 研究代表者: 藤井 律子 大阪市立大学, 大学院・理学研究科, 博士研究員 (80351740)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• キーワード: 光物性 / 光合成 / たんぱく質構造 / 物性 / 光誘起協力現象 / エネルギー散逸

研究概要

紅色光合成細菌Rhodobacter sphaeroides 2.4.1由来の光反応中心複合体の1.95Åの高分解能X線結晶構造解析に日本で初めて成功した。その結果、光合成光保護メカニズムに関与すると考えられるカロテノイドの結合長の変位を検出するためには2.5Å以上の高分解能が必須であることがわかった。また分解能を左右するクライオプロテクションなどの操作を改良することにより、従来よりも小さい光を透過する結晶でも高分解能を得ることに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Construction of Hybrid Photosynthetic Units Using Peripheral and Core Antennae from Two Different Species of Photosynthetic Bacteria : Detection of the Energy Transfer from Bacteriochlorophyll a in LH2 to Bacteriochlorophyll b in LH1 (2008)
  • 著者名/発表者名: R. Fujii, S. Shimonaka, N. Uchida, A. T. Gardiner, R. J. Cogdell, M. Sugisaki, and H. Hashimoto,
  • 雑誌名: Photosyn. Res 95 ページ: 327-337
  • 査読あり
• [雑誌論文] Femtosecond Time-Resolved Absorption Spectra of Photosynthetic Membranes from a Purple Bacterium Blastochloris (Rhodopseudomonas) viridis (2007)
  • 著者名/発表者名: R. Fujii, N. Wakatake, S. Shimonaka, Q.-D. Chen, M. Sugisaki, A. T. Gardiner, R. J. Cogdell, H. Hashimoto
  • 雑誌名: Carotenoid Science 11 ページ: 26-31
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective Binding of Carotenoids with a Shorter Conjugated Chain to the LH2 Antenna Complex and those with a Longer Conjugated Chain to the Reaction Center from Rubrivivax gelatinosus (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Kakitani, R. Fujii, Y. Hayakawa, M. Kurahashi, Y. Koyama, J. Harada, K. Shimada
  • 雑誌名: Biochemistry 46 ページ: 7302-7313
  • 査読あり
• [雑誌論文] Symmetry Control of Radiative Decay in Linear Polyenes : Low Barriers for Isomerization in the S1 State of Hexadecaheptaene (2007)
  • 著者名/発表者名: R. L. Christensen, M. G. I. Galinato, E. F. Chu, R. Fujii, H. Hashimoto, H. A. Frank
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 129(6) ページ: 1769-1775
  • 査読あり
• [雑誌論文] Triplet States of Carotenoids Having Shorter Conjugation Lengths Reconstituted into the Reaction Centre of Rhodobacter sphaeroides R26.1 Detected by Time-Resolved Absorption Spectroscopy (2006)
  • 著者名/発表者名: R. Fujii, M. Shimizu, T. Nishio, T. Kusumoto, D. Niedzwiedzki, Z. Pendon, H. A. Frank, R. J. Cogdell, H. Hashimoto
  • 雑誌名: Carotenoid Science 10 ページ: 72-77
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structures and Functions of Carotenoids Bound to Reaction Centres from Purple Photosynthetic Bacteria (2006)
  • 著者名/発表者名: H. Hashimoto, R. Fujii, K. Yanagi, T. Kusumoto, A. T. Gardiner, A. W. Roszak, N. W. Issacs, Z. Pendon, D. Niedzwiedski, H. A. Frank, R. J. Cogdell
  • 雑誌名: Pure Appl. Chem 78(8) ページ: 1505-1518
  • 査読あり
• [雑誌論文] Triplet-State Conformational Changes in 15-Cis-Spheroidene Bound to the Reaction Center from Rhodobacter sphaeroides 2.4.1 as Revealed by Time-Resolved EPR Spectroscopy : Strengthened Hypothetical Mechanism of Triplet-Energy Dissipation (2006)
  • 著者名/発表者名: Y. Kakitani, R. Fujii, Y. Koyama, H. Nagae, L. Walker, B. Salter, A. Angerhofer
  • 雑誌名: Biochemistry 45(7) ページ: 2053-2062
  • 査読あり
• [学会発表] オキナワモズク盤状体由来のフコキサンチン-クロロフィルa/c蛋白質(FCP)の単離 (2009)
  • 著者名/発表者名: 喜多麻美子,藤井律子,伊波匡彦,橋本秀樹
  • 学会等名: 第50回日本植物生理学会
  • 発表場所: 名古屋大学(名古屋市) , ポスター
  • 年月日: 20090321-24
• [学会発表] Structure of Reaction Centre Carotenoid in Blastochloris viridis (2008)
  • 著者名/発表者名: A. W. Roszak, A. T. Gardiner, V. Moulisova, A. D. Putranto, R. Fujii, H. Hashimoto, N. W. Isaacs, R. J. Cogdell
  • 学会等名: 第22回カロテノイド研究談話会
  • 発表場所: ホテルムーンビーチ(沖縄),招待講演
  • 年月日: 20080628-29
• [学会発表] Structure of the Carotenoid Bound to the Reaction Centre from Blastochloris viridis (2008)
  • 著者名/発表者名: A. W. Roszak, A. T. Gardiner, V. Moulisova, A. D. Putranto, R. Fujii, H. Hashimoto, N. W. Isaacs, R. J. Cogdell
  • 学会等名: The 15th International Symposium on Carotenoids
  • 発表場所: Hotel Moon Beach, Okinawa, Japan,
  • 年月日: 20080622-27
• [学会発表] Femtosecond Time-Resolved Absorption Spectra of Photosynthetic Membranes from a Purple Bacterium Blastochloris (Rhodopseudomonas) viridis (2008)
  • 著者名/発表者名: R. Fujii, N. Wakatake, S. Shimonaka, Q.-D. Chen, M. Sugisaki, A. T. Gardiner, R. J. Cogdell, H. Hashimoto
  • 学会等名: 15th International Symposium on Carotenoids
  • 発表場所: Hotel Moon Beach, Okinawa, Japan
  • 年月日: 20080622-27
• [学会発表] Construction of Hybrid Photosynthetic Units using Peripheral and Core Antennae from Two Different Species of Photosynthetic Bacteria : Detection of the Energy Transfer from Bacteriochlorophyll a in LH2 to Bacteriochlorophyll b in LH1 (2008)
  • 著者名/発表者名: R. Fujii, S. Shimonaka, N. Uchida, A. T. Gardiner, R. J. Cogdell, M. Sugisaki and H. Hashimoto
  • 学会等名: 15th International Symposium on Carotenoids
  • 発表場所: Hotel Moon Beach, Okinawa, Japan
  • 年月日: 20080622-27
• [学会発表] Construction of Hybrid Photosynthetic Units using Peripheral and Core Antennae from Two Different Species of Photosynthetic Bacteria : Detection of the Energy Transfer from Bacteriochlorophyll a in LH2 to Bacteriochlorophyll b in LH1 (2007)
  • 著者名/発表者名: R. Fujii, S. Shimonaka, N. Uchida, A. T. Gardiner, R. J. Cogdell, M. Sugisaki and H. Hashimoto
  • 学会等名: 14th International Congress of Photosynthesis : Satellite Workshop on Photosynthetic Light-Harvesting Systems
  • 発表場所: Buchanan Arms Hotel, Drymen, UK
  • 年月日: 20070718-19
• [学会発表] 人工膜内に配列した異種の光合成色素蛋白複合体間のエネルギー伝達 (2007)
  • 著者名/発表者名: 藤井律子,下中奨三,内田直子,A. T. Gardiner,R. J. Cogdell,杉崎満,橋本秀樹
  • 学会等名: 日本物理学会2007年春季大会
  • 発表場所: 鹿児島大学郡元キャンパス(鹿児島市)
  • 年月日: 20070318-21
• [学会発表] 人工膜内に配列した異種の光合成色素蛋白複合体間のエネルギー伝達 (2006)
  • 著者名/発表者名: 藤井律子,下中奨三,内田直子,A. T.Gardiner,R. J. Cogdell,杉崎満,橋本秀樹
  • 学会等名: 第17 回光物性研究会
  • 発表場所: 大阪市立大学(大阪)
  • 年月日: 20061208-09
• [学会発表] Heterogeneous Two-Dimensional-Crystallization and Energy Transfer of the LH2 and LH1-RC Complexes from Different Species of Photosynthetic Bacteria : An Investigation by Means of Electron Microscopy and Near-Infrared Fluorescence Spectroscopy (2006)
  • 著者名/発表者名: R. Fujii, S. Shimonaka, N. Uchida, A. T. Gardiner, R. J. Cogdell, M. Sugisaki And H. Hashimoto
  • 学会等名: 12th International Symposium of Phototrophic Prokaryotes
  • 発表場所: Pau(south of France)
  • 年月日: 20060827-0901
• [図書] In : Petra Fromme (Ed.), Photosynthetic Protein Complexes A Structural Approach (2008)
  • 著者名/発表者名: R. J. Cogdell, A. T. Gardiner, M. Gabrielsen, J. Southall, A. W. Roszak, N. W. Isaacs, R. Fujii and H. Hashimoto, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA,
  • 総ページ数: 325-340
  • 出版者: The Structure of Purple Bacterial Antenna Complexes
• [図書] 光合成微生物の機能と応用(上原赫編)1章2節 (2006)
  • 著者名/発表者名: 橋本秀樹,藤井律子
  • 総ページ数: 18-37
  • 出版者: (株)シーエムシー出版,「光合成の初期過程の最新の描像」
• [図書] 光物性の基礎と応用(光物性研究会組織委員会編)第3部5章 (2006)
  • 著者名/発表者名: 橋本秀樹,藤井律子,杉崎満
  • 総ページ数: 239-261
  • 出版者: オプトロニクス社,「有機・バイオ-光合成アンテナ色素淡白複合体・カロテノイド・超高速レーザー分光-」
• [図書] In : B. Grimm, R. Porra, W. Rudiger and H. Scheer (eds.), Chlorophylls and Bacteriochlorophylls : Biochemistry, Biophysics, Functions and Applications (Advances in Photosynthesis and Respiration, Vol. 25) (2006)
  • 著者名/発表者名: Y. Koyama, Y. Kakitani, L. Limantara and R. Fujii, Springer
  • 総ページ数: 323-335
  • 出版者: Effects of Axial Coordination, Electronic Excitation and Oxidation on Bond Orders in the Bacteriochlorin Macrocycle, and Generation of Radical Cation on Photo-Excitation of in vitro and in vivo Bacteriochlorophyll a Aggregates : Resonance Raman Study