クロロフィル生合成系酵素を起源とする光依存型ニトロゲナーゼの創出

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20200063
• 研究種目: 新学術領域研究(研究課題提案型)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用生物化学; 進化生物学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 藤田 祐一 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (80222264)
• 連携研究者: 栗栖 源嗣 大阪大学, 蛋白質研究所, 教授 (90294131) ; 大城 香 福井県立大学, 生物資源学部, 教授 (90101104) ; 寺内 一姫 立命館大学, 生物科学部, 准教授 (70444370) ; 嶋 盛吾 マックスプランク研究所, グループリーダー ; 野亦 次郎 東京工業大学, 資源化学研究所, 助教 (40583216)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 光合成 / クロロフィル / プロトクロロフィリド / 酵素の進化

研究概要

クロロフィル生合成系の最終段階を触媒する光依存型プロトクロロフィリド還元酵素(LPOR)は、短鎖脱水素酵素/還元酵素ファミリーに属する。光依存性という特異な性質が進化的にどのように生じてきたのかを明らかにすることは、新たな光依存型酵素を創出する上できわめて重要である。分子系統的に最も早く分岐したと推定される海洋性ラン藻のLPORの活性を確認し、その生化学的性質を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Electronic structures of a [4Fe-4S] cluster, [Fe_4S_4 (SCH_3)_3(CH_3COO)], in dark-operative protochlorophyllide reductase (DPOR). (2011)
  • 著者名/発表者名: Takano, Y., Yonezawa, Y., Fujita, Y., Kurisu, G., Nakamura, H.
  • 雑誌名: Chem.Phys.Lett. 503 ページ: 296-300
  • 査読あり
• [雑誌論文] クロロフィルを緑にする2つの還元酵素:光依存型酵素と暗所作動型酵素の反応機構と進化的考察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤田祐一、栗栖源嗣
  • 雑誌名: 生物物理 51 ページ: 66-71
  • 査読あり
• [雑誌論文] EPR study of 1Asp-3Cys ligated 4Fe-4S iron-sulfur cluster in NB-protein (BchN-BchB) of a dark-operative protochlorophyllide reductase complex. (2011)
  • 著者名/発表者名: Kondo, T., Nomata, J., Fujita, Y., Itoh, S.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 585 ページ: 214-218
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chlorophyll biosynthesis : spotlight on protochlorophyllide reduction. (2010)
  • 著者名/発表者名: Reinbothe, C., El Bakkouri, M., Buhr, F., Muraki, N., Nomata, J., Kurisu, G., Fujita, Y., Reinbothe, S.
  • 雑誌名: Trends Plant Sci. 15 ページ: 614-624
  • 査読あり
• [雑誌論文] 光合成微生物は資源・エネルギー分野で人類に貢献できるか?～生産性を規定する諸要因の分析～ (2010)
  • 著者名/発表者名: 小俣達男、藤田祐一、前田真一
  • 雑誌名: 光合成研究 20 ページ: 65-71
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nitrate assimilatory genes and their transcriptional regulation in a unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae : Genetic evidence for nitrite reduction by a sulfite reductase-like enzyme. (2010)
  • 著者名/発表者名: Imamura, S., Terashita, M., Ohnuma, M., Maruyama, S., Minoda, A., Weber, A.P.M., Inouye, T., Sekine, Y., Fujita, Y., Omata, T., Tanaka, K.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 51 ページ: 707-717
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional differentiation of two analogous coproporphyrinogen III oxidases for heme and chlorophyll biosynthesis pathways in the cyanobacterium Synechocystis sp.PCC 6803. (2010)
  • 著者名/発表者名: Goto, T., Aoki, R., Minamizaki, K., Fujita, Y.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 51 ページ: 650-663
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray crystal structure of the light-independent protochlorophyllide reductase. (2010)
  • 著者名/発表者名: Muraki, N., Nomata, J., Ebata, K., Mizoguchi, T., Shiba, T., Tamiaki, H., Kurisu, G., Fujita, Y.
  • 雑誌名: Nature 465 ページ: 110-114
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oxygen sensitivity of a nitrogenase-like protochlorophyllide reductase from the cyanobacterium Leptolyngbya boryana. (2009)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, H., Kurumiya S., Ohashi, R., Fujita, Y.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 50 ページ: 1663-1673
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prolamellar bodies formed by cyanobacterial protochlorophyllide oxidoreductase in Arabidopsis. (2009)
  • 著者名/発表者名: Masuda, S., Ikeda, R., Masuda, T., Hashimoto, H., Tsuchiya, T., Kojima, H., Nomata, J., Fujita, Y., Mimuro, M., Ohta, H., Takamiya, K.
  • 雑誌名: Plant J. 58 ページ: 952-960
  • 査読あり
• [学会発表] 葉緑体にコードされる暗所作動型プロトクロロフィリド還元酵素のRNA editingによる活性制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山本治樹・楠見淳子・久留宮祥平・大橋理恵・藤田祐一
  • 学会等名: 第52回日本植物生理学会年会(要旨集)
  • 年月日: 20110320-20110322
• [学会発表] ニトロゲナーゼ類似型プロトクロロフィリド還元酵素の反応機構の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 野亦次郎・近藤徹・溝口正・民秋均・伊藤繁・藤田祐一
  • 学会等名: 第52回日本植物生理学会年会(要旨集)
  • 年月日: 20110320-20110322
• [学会発表] ラン藻を活用した光依存型プロトクロロフィリド還元酵素の機能解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 辻本良真・本松里恵・藤田祐一
  • 学会等名: 第52回日本植物生理学会年会(要旨集)
  • 年月日: 20110320-20110322
• [学会発表] ラン藻Synechocystis sp.PCC 6803のヘムオキシゲナーゼ欠損株の偽復帰変異の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 青木里奈・井原邦夫・藤田祐一
  • 学会等名: 第52回日本植物生理学会年会(要旨集)
  • 年月日: 20110320-20110322
• [学会発表] 光依存型プロトクロロフィリド還元酵素を大量発現させたラン藻Leptolyngbya boryanaにおける異常な構造体形成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山本治樹・小島寛子・大城香・藤田祐一
  • 学会等名: 第52回日本植物生理学会年会(要旨集)
  • 年月日: 20110320-20110322
• [学会発表] ラン藻Synechocystis sp.PCC 6803における光依存型プロトクロロフィリド還元酵素欠損株の光感受性形質の相補 (2011)
  • 著者名/発表者名: 平出優人・後藤武知・井原邦夫・藤田祐一
  • 学会等名: 第52回日本植物生理学会年会(要旨集)
  • 年月日: 20110320-20110322
• [学会発表] 暗所作動型プロトクロロフィリド還元酵素:光合成細菌から裸子植物へ (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤田祐一
  • 学会等名: 大阪大学蛋白質研究所セミナー:分子科学と生理学が解き明かす植物の光エネルギー変換の新展開
  • 発表場所: 招待講演
  • 年月日: 20110309-20110310
• [学会発表] プロトクロロフィリド還元酵素を利用した新規ニトロゲナーゼ創出を目指して (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤田祐一
  • 学会等名: 2011世界化学年記念JSTさきがけ研究領域合同シンポジウム「人類の危機に挑む研究開発:光と太陽エネルギー」(要旨集)
  • 発表場所: 招待講演
  • 年月日: 2011-03-28
• [学会発表] Structure of dark-operative protochlorophyllide reductase : a greening mechanism with an architecture common to nitrogenase. (2010)
  • 著者名/発表者名: Fujita, Y., Muraki, N., Nomata, J., Kurisu, G.
  • 学会等名: Nagoya University GCOE/Structural Biology Center International Symposium
  • 発表場所: Nagoya, Japan (Invited Speaker)
  • 年月日: 20101123-20101124
• [学会発表] A common architecture between protochlorophyllide reductase and nitrogenase. (2010)
  • 著者名/発表者名: Fujita, Y., Muraki, N., Nomata, J., Kurisu, G.
  • 学会等名: 1st Asian Symposium on Plant-Microbe Symbiosis and Nitrogen Fixation
  • 発表場所: Miyazaki, Japan (Invited Speaker)
  • 年月日: 20100920-20100924
• [学会発表] Structure of the light-independent protochlorophyllide reductase reveals architecture common to nitrogenase. (2010)
  • 著者名/発表者名: Fujita, Y., Muraki, N., Nomata, J., Kurisu, G.
  • 学会等名: 9th European Conference on Nitrogen Fixation
  • 発表場所: Geneva, Switzerland (Invited Speaker)
  • 年月日: 20100906-20100910
• [学会発表] Structural aspects of dark-operative protochlorophyllide reductase with nitrogenase-like features. (2010)
  • 著者名/発表者名: Fujita, Y., Kurisu, G., Muraki, N., Nomata, J.
  • 学会等名: 6th International Conference on Porphyrins and Phthalocyanines
  • 発表場所: Santa Ana Pueblo, NM, USA (Invited Speaker)
  • 年月日: 20100704-20100709
• [学会発表] ヒメツリガネゴケ葉緑体DNAにコードされるニトロゲナーゼ類似酵素のラン藻を用いた機能解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山本治樹・久留宮祥平・大橋里恵・藤田祐一
  • 学会等名: 第51回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 熊本(口頭発表)
  • 年月日: 20100318-20100321
• [学会発表] ラン藻Synechocystis sp.PCC 6803の2つのヘムオキシゲナーゼの機能解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 青木里奈・後藤武知・南崎啓・藤田祐一
  • 学会等名: 第51回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 熊本(口頭発表)
  • 年月日: 20100318-20100321
• [学会発表] ニトロゲナーゼ類似型プロトクロロフィリド還元酵素の触媒コンポーネントを構成するBchB蛋白質のC-末端保存領域の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 野亦次郎・張本純平・村木則文・栗栖源嗣・藤田祐一
  • 学会等名: 第51回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 熊本(口頭発表)
  • 年月日: 20100318-20100321
• [学会発表] ニトロゲナーゼ類似型プロトクロロフィリド還元酵素の化学量論的解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 野亦次郎・寺内一姫・藤田祐一
  • 学会等名: 第51回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 熊本(ポスター発表)
  • 年月日: 20100318-20100321
• [学会発表] 複数の酵素系を活用した酸素環境に対する適応戦略 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤田祐一
  • 学会等名: ラン藻ゲノム研究交流会
  • 発表場所: 東京(口頭発表)
  • 年月日: 2010-07-24
• [学会発表] Structural basis of nitrogenase-like dark-operative protochlorophyllide reductase catalyzing porphyrin reduction. (2009)
  • 著者名/発表者名: Fujita, Y.
  • 学会等名: 16th International Conference on Nitrogen Fixation
  • 発表場所: Big Sky, Montana, USA (Invited Speaker)
  • 年月日: 20090614-20090619
• [学会発表] ラン藻Synechocystis sp.PCC6803における2つのヘムオキシゲナーゼアイソフォームの機能分化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 青木里奈・後藤武知・南崎啓・藤田祐一
  • 学会等名: 第50回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 名古屋(ポスター発表)
  • 年月日: 20090321-20090322
• [学会発表] ラン藻Synechocystis sp.PCC6803におけるクロロフィルのE環生成に関わる2つのアイソフォームChlAIとChlAIIの互換性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 川尻安志・南崎啓・藤田祐一
  • 学会等名: 第50回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 名古屋(ポスター発表)
  • 年月日: 20090321-20090322
• [学会発表] ラン藻Leptolyngbya boryanaにおける光依存型プロトクロロフィリド還元酵素の大量発現 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小島寛子・大城香・藤田祐一
  • 学会等名: 第50回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 名古屋(ポスター発表)
  • 年月日: 20090321-20090322
• [学会発表] Structural aspects of dark-operative protochlorophyllide reductase. (2009)
  • 著者名/発表者名: Fujita, Y.
  • 学会等名: International Symposium on Chemistry of Reductases II
  • 発表場所: Nagoya, Japan (Invited Speaker)
  • 年月日: 20090115-20090116
• [学会発表] 多様な酸素環境に対するテトラピロール生合成系の適応進化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤田祐一
  • 学会等名: かずさDNA研研究会ラン藻の分子生物学2009
  • 発表場所: かずさDNA研(口頭発表)
  • 年月日: 2009-12-04
• [学会発表] ニトロゲナーゼ類似型プロトクロロフィリド還元酵素の触媒コンポーネントNB-蛋白質の反応機構の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 野亦次郎・張本純平・村木則文・溝口正・民秋均・栗栖源嗣・藤田祐一
  • 学会等名: かずさDNA研研究会ラン藻の分子生物学2009
  • 発表場所: かずさDNA研(ポスター発表)
  • 年月日: 2009-12-04
• [学会発表] ラン藻Leptolyngbya boryanaを活用した葉緑体のニトロゲナーゼ類似型プロトクロロフィリド還元酵素の機能発現 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山本治樹・久留宮祥平・大橋里恵・藤田祐一
  • 学会等名: かずさDNA研研究会ラン藻の分子生物学2009
  • 発表場所: かずさDNA研(ポスター発表)
  • 年月日: 2009-12-04
• [学会発表] ニトロゲナーゼ類似型プロトクロロフィリド還元酵素の触媒コンポーネントNB-蛋白質の立体構造に基づく立体特異的なD環二重結合還元機構 (2009)
  • 著者名/発表者名: 野亦次郎・張本純平・村木則文・溝口正・民秋均・栗栖源嗣・藤田祐一
  • 学会等名: 第50回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 名古屋(口頭発表)
  • 年月日: 2009-03-23
• [学会発表] ラン藻Leptolyngbya boryanaにおけるプロトクロロフィリド還元酵素の酸素感受性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山本治樹・久留宮祥平・大橋理恵・藤田祐一
  • 学会等名: 第50回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 名古屋(口頭発表)
  • 年月日: 2009-03-23
• [学会発表] ラン藻Synechocystis sp.PCC6803のヘム・クロロフィル生合成系における2つのコプロポルフィリノーゲンIIIオキシダーゼ (2009)
  • 著者名/発表者名: 後藤武知・藤田祐一
  • 学会等名: 第50回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 名古屋(口頭発表)
  • 年月日: 2009-03-23
• [学会発表] 光に依存した新規ニトロゲナーゼ創出の可能性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤田祐一
  • 学会等名: (財)バイオインダストリー協会"未来へのバイオ技術"勉強会月例会 光を利用するものづくりバイオ技術の展望
  • 発表場所: (財)バイオインダストリー協会(招待講演)
  • 年月日: 2009-03-13
• [備考] ホームページ
  • URL: http://www.nu-research.com/research/6149.html