新規光受容体シアノバクテリオクロムファミリーの光受容機構の解明

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20370018
• 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: 植物分子生物・生理学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 池内 昌彦 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 教授 (20159601)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 光受容体 / シアノバクテリア / シアノバクテリオクロム / 走光性 / 補色順化 / 細胞凝集 / 結晶構造

研究概要

シアノバクテリアの補色順化にかかわる光受容体NpCcaSを単離し、赤/緑吸収型の可逆的変換とリン酸化活性をもつことを実証し、補色順化の分子機構を解明した。これらの光受容体が調節するフィコビリソームの新規リンカーCpcLタンパク質が光化学系I複合体に特異的に結合し、光捕集アンテナとして重要なはたらきをしていることを実証した。また、シアノバクテリオクロムAnPixJの結晶構造を決定し、多様な光変換の分子機構を解明した。

研究成果

• [雑誌論文] Cyanobacteriochrome CcaS regulates phycoerythrin accumulation in Nostoc punctiforme, a group II chromatic adapter (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirose, Y., Narikawa, R., Katayama, M. and Ikeuchi, M.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 巻: 107 ページ: 8854-8859
  • 査読あり
• [雑誌論文] Topological analysis of the extrinsic PsbO, PsbP and PsbQ proteins in a green algal Photosystem II complex by crosslinking with a water-soluble carbodiimide (2010)
  • 著者名/発表者名: Nagao, R., Suzuki, T., Okumura, A., Niikura, A., Iwai, M., Dohmae, N., Tomo, T., Shen, J. R., Ikeuchi, M. and Enami, I.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 51 ページ: 718-727
  • 査読あり
• [雑誌論文] CccS and CccP are involved in construction of cell surface components in the cyanobacterium Synechocystis sp (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura, H., Kaneko, Y., Ehira, S., Yoshihara, S., Ikeuchi, M. and Ohmori, M.
  • 雑誌名: strain PCC 6803. Plant Cell Physiol 巻: 51 ページ: 1163-72
  • 査読あり
• [雑誌論文] Binding and functional properties of five extrinsic proteins in oxygen-evolving photosystem II from a marine centric diatom, Chaetoceros gracilis (2010)
  • 著者名/発表者名: Nagao R, Moriguchi A, Tomo T, Niikura A, Nakajima S, Suzuki T, Okumura A, Iwai M, Shen JR, Ikeuchi M, Enami I
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 285 ページ: 29191-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Purification and characterization of a stable oxygen-evolving Photosystem II complex from a marine centric diatom, Chaetoceros gracilis (2010)
  • 著者名/発表者名: Nagao, R., Tomo, T., Noguchi, E., Nakajima, S., Suzuki, T., Okumura, A., Kashino, Y., Mimuro, M., Ikeuchi, M., and Enami, I.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1797 ページ: 160-166
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural and functional studies on Ycf12(Psb30) and PsbZ-deletion mutants from a thermophilic cyanobacterium (2010)
  • 著者名/発表者名: Takasaka, K., Iwai, M., Umena, Y., Kawakami, K., Ohmori, Y., Ikeuchi, M., Takahashi, Y., Kamiya, N. and Shen. J. R.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1797 ページ: 278-284
  • 査読あり
• [雑誌論文] PsbK subunit is required for the stable assembly and stability of other small subunits in the Photosystem II complex in the thermophilic cyanobacterium Thermosynechococcus elongatus BP-1 (2010)
  • 著者名/発表者名: Iwai, M., Suzuki, T., Kamiyama, A., Sakurai, I., Dohmae, N., Inoue, Y. and Ikeuchi, M.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 51 ページ: 554-560
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genomic structure of an economically important cyanobacterium, Arthrospira(Spirulina) platensis NIES-39 (2010)
  • 著者名/発表者名: Fujisawa, T., Narikawa, R., Okamoto, S., Ehira, S., Yoshimura, H., Suzuki, I., Masuda, T., Mochimaru, M., Takaichi, S., Awai, K., Sekine, M., Horikawa, H., Yashiro, I., Omata, S., Takarada, H., Katano, Y., Kosugi, H., Tanikawa, S., Ohmori, K., Sato, N., I
  • 雑誌名: DNA Res 巻: 17 ページ: 85-103
• [雑誌論文] Formation of interacting spins on flavosemiquinone and tyrosine radical in photoreaction of a blue light sensor BLUF protein TePixD (2009)
  • 著者名/発表者名: Nagai H, Fukushima Y, Okajima K, Ikeuchi M, Mino H
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 47 ページ: 12574-82
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distinct roles of CpcG1-phycobilisome and CpcG2-phycobilisome in state transitions in a cyanobacterium Synechocystis sp (2009)
  • 著者名/発表者名: Kondo, K., Mullineaux, C. W. and Ikeuchi, M.
  • 雑誌名: PCC 6803. Photosynth. Res 巻: 99 ページ: 217-25
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray studies of the chromophore-binding domain of cyanobacteriochrome AnPixJ from Anabaena sp (2009)
  • 著者名/発表者名: Narikawa R, Muraki N, Shiba T, Ikeuchi M, Kurisu G
  • 雑誌名: PCC 7120. Acta Crystallogr. Sect. F Struct. Biol. Cryst. Commun 巻: 65 ページ: 159-62
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oligomeric-state-dependent conformational change of the BLUF Protein TePixD(Tll0078) (2009)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, K., Nakasone, Y., Okajima, K., Ikeuchi, M., Tokutomi, S. and Terazima, M.
  • 雑誌名: J. Mol. Biol 巻: 386 ページ: 1290-1300
  • 査読あり
• [雑誌論文] ChlH, the H subunit of the Mg-chelatase, is an anti-sigma factor for SigE in Synechocystis sp (2009)
  • 著者名/発表者名: Osanai, T., Imashimizu, M., Seki, A., Sato, S., Tabata, S., Imamura, S., Asayama, M., Ikeuchi, M. and Tanaka, K.
  • 雑誌名: PCC 6803. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 巻: 106 ページ: 6860-6865
  • 査読あり
• [雑誌論文] Is the photosystem II complex a monomer or a dimer (2009)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, M., Iwai, M., Narikawa, R. and Ikeuchi, M.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 50 ページ: 1674-80
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Rrf2-type transcriptional regulator is required for expression of psaAB genes in the cyanobacterium Synechocystis sp (2009)
  • 著者名/発表者名: Midorikawa, T., Matsumoto, K., Narikawa, R., and Ikeuchi, M
  • 雑誌名: PCC 6803. Plant Physiol 巻: 151 ページ: 882-92
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of Psb27 in solution : Implications for transient binding to Photosystem II during biogenesis and repair (2009)
  • 著者名/発表者名: Cormann, K. U., Bangert, J.-M., Ikeuchi, M., Rogner, M., Stoll, R., and Nowaczyk, M. M
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 48 ページ: 8768-70
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sequence-specific 1H, 13C, and 15N backbone assignment of Psb27 from Synechocystis PCC 6803 (2009)
  • 著者名/発表者名: Cormann, K. U., Ikeuchi, M., Rogner, M., Nowaczyk, M. M., and Stoll, R
  • 雑誌名: Biomol. NMR Assign 巻: 3 ページ: 247-249
  • 査読あり
• [雑誌論文] Acceleration of electron-transfer-induced fluorescence quenching upon conversion to the signaling state in the blue-light receptor, TePixD, from Thermosynechococcus elongatus (2009)
  • 著者名/発表者名: Shibata Y, Murai Y, Satoh Y, Fukushima Y, Okajima K, Ikeuchi M, Itoh S
  • 雑誌名: J. Phys, Chem, B 巻: 113 ページ: 8192-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoreactions of Tyr8-and Gln50-mutated BLUF domains of the PixD protein of Thermosynechococcus elongatus BP-1 : Photoconversion at low temperature without Tyr-8 (2008)
  • 著者名/発表者名: Fukushima, Y., Murai, Y., Okajima, K., Ikeuchi, M. and Itoh, S.
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 47 ページ: 660-669
  • 査読あり
• [雑誌論文] Binary reducing equivalent pathways using NADPH-thioredoxin reductase and ferredoxin-thioredoxin reductase in the cyanobacterium Synechocystis sp (2008)
  • 著者名/発表者名: Hishiya, S., Hatakeyama, W., Mizota, Y., Hosoya-Matsuda, N., Motohashi, K., Ikeuchi, M. and Hisabori, T.
  • 雑誌名: strain PCC 6803. Plant Cell Physiol 巻: 49 ページ: 11-18
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray crystallographic and biochemical characterizations of a mutant photosystem II complex from Thermosynechococcus vulcanus with the psbTc gene inactivated by an insertion mutation (2008)
  • 著者名/発表者名: Henmi, T., Iwai, M., Ikeuchi, M., Kawakami, K., Shen, J.-R. and Kamiya, N.
  • 雑誌名: J. Synchrotron Rad 巻: 15 ページ: 304-307
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cyanobacteriochrome CcaS is the green light receptor that induces the expression of phycobilisome linker protein (2008)
  • 著者名/発表者名: Hirose, Y., Shimada, T., Narikawa, R., Katayama, M. and Ikeuchi, M.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 巻: 105 ページ: 9528-33
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel photoactive GAF domain of cyanobacteriochrome AnPixJ that shows reversible green/red photoconversion (2008)
  • 著者名/発表者名: Narikawa, R., Fukushima, Y., Ishizuka, T., Itoh, S. and Ikeuchi, M.
  • 雑誌名: J. Mol. Biol 巻: 380 ページ: 844-855
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photosensory CikA homolog of cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 (2008)
  • 著者名/発表者名: Narikawa, R., Kohchi, T., and Ikeuchi, M.
  • 雑誌名: Photochem. Photobiol. Sci 巻: 7 ページ: 1253-1259
  • 査読あり
• [雑誌論文] cAMP regulates respiration and oxidative stress during rehydration in Anabaena sp (2008)
  • 著者名/発表者名: Higo, A., Ikeuchi, M. and Ohmori, M.
  • 雑誌名: PCC 7120. FEBS Lett 巻: 582 ページ: 1883-1888
  • 査読あり
• [雑誌論文] CrtG, 2, 2'-β-・hydroxylase, is involved in carotenogenesis of both nostoxanthin and 2-hydroxymyxol 2'-fucoside in Thermosynechococcus elongatus strain BP-1 (2008)
  • 著者名/発表者名: Iwai, M., Maoka, T., Ikeuchi, M. and Takaichi, S.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 49 ページ: 1678-1687
  • 査読あり
• [雑誌論文] LOV-like flavin-Cys adduct formation by introducing a Cys residue in the BLUF domain of TePixD (2008)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, H., Okajima, K., Ikeuchi, M. and Noguchi, T.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 130 ページ: 12884-12885
  • 査読あり
• [学会発表] Diversity and physiology of novel photoreceptor cyanobacteriochromes in cyanobacteria (2010)
  • 著者名/発表者名: Ikeuchi, M.
  • 学会等名: APRU International Symposium
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 20101124-26
• [学会発表] Spectral and structural characterization of a novel cyanobacteriochrome-type photoreceptor AnPixJ (2009)
  • 著者名/発表者名: Narikawa, R., Muraki, N., Fukushima, Y., Shiba, T., Itoh, S., Kurisu, G., Ikeuchi, M.
  • 学会等名: 13th International Symposium of Phototrophic Prokaryotes
  • 発表場所: Canada, Montreal
  • 年月日: 20090809-14
• [学会発表] Cyanobacteriochrome CcaS regulates phycoerythrin accumulation in Nostoc punctiforme that performs group II chromatic adaptation (2009)
  • 著者名/発表者名: Hirose, Y., Katayama, M., Narikawa, R., Ikeuchi, M.
  • 学会等名: 13th International Symposium of Phototrophic Prokaryotes
  • 発表場所: Canada, Montreal
  • 年月日: 20090809-14
• [学会発表] Characterization of unique photochemical properties of cyanobacteriochrome TePixJ (2009)
  • 著者名/発表者名: Ishizuka, T., Kamiya, A., Suzuki, H., Noguchi, T., Kohchi, T., Inomata, K., Ikeuchi, M.
  • 学会等名: 13th International Symposium of Phototrophic Prokaryotes
  • 発表場所: Canada, Montreal
  • 年月日: 20090809-14
• [学会発表] Which is the intrinsic form of photosystem ii, a monomer or a dimer (2009)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, M., Iwai, M., Narikawa, R., Ikeuchi, M.
  • 学会等名: 13th International Symposium of Phototrophic Prokaryotes
  • 発表場所: Canada, Montreal
  • 年月日: 20090809-14
• [学会発表] Cyanobacteriochrome CcaS regulates phycoerythrin accumulation in Nostoc punctiforme that performs group II chromatic adaptation (2009)
  • 著者名/発表者名: Hirose, Y., Katayama, M., Narikawa, R., Ikeuchi, M.
  • 学会等名: International Conference on Tetrapyrrole Photoreceptors of Photosynthetic Organisms
  • 発表場所: USA, Asilomar
  • 年月日: 20090726-31
• [学会発表] Spectral and Structural Characterization of a Novel Cyanobacteriochrome-Type Photoreceptor AnPixJ (2009)
  • 著者名/発表者名: Narikawa, R., Muraki, N., Fukushima, Y., Shiba, T., Itoh, S., Kurisu, G., Ikeuchi, M.
  • 学会等名: International Conference on Tetrapyrrole Photoreceptors of Photosynthetic Organsims
  • 発表場所: USA, Asilomar
  • 年月日: 20090726-31
• [学会発表] International Conference on Tetrapyrrole Photoreceptors of Photosynthetic Organsims (2009)
  • 著者名/発表者名: Ishizuka, T., Narikawa, R., Inomata, K., Ikeuchi, M.
  • 発表場所: USA, Asilomar
  • 年月日: 20090726-31
• [学会発表] Phototactic regulation of unicellular cyanobacteria (2009)
  • 著者名/発表者名: Ikeuchi, M.
  • 学会等名: 15th International Congress on Photobiology
  • 発表場所: Germany, Dusseldorf
  • 年月日: 20090618-23
• [学会発表] Structural studies of the photosystem II complex (2009)
  • 著者名/発表者名: Ikeuchi, M.
  • 学会等名: Germany-Japan binational seminar on From Photoreaction to Biomass : Phototrophs in Ecosystems and Biotechnology
  • 発表場所: Japan, Tsukuba
  • 年月日: 20090603-07
• [図書] 図説生物学 (2010)
  • 著者名/発表者名: 池内昌彦
  • 出版者: 東大出版会
• [図書] シアノバクテリアで光センサーを探る「研究をささえるモデル生物」 (2009)
  • 著者名/発表者名: 池内昌彦
  • 出版者: 化学同人
• [備考]
  • URL: https://sites.google.com/site/whatsnewikeuchilab/