光合成・環境変動に応答した光化学系Ⅰ複合体の構造と機能のダイナミクス

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21H02510
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分44030:植物分子および生理科学関連
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 高橋 裕一郎 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 特任教授 (50183447)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 光合成 / 環境変動 / ダイナミクス / 分子集合因子 / 光化学系Ⅰ複合体 / アンテナ複合体 / プルダウン実験 / 緑藻クラミドモナス

研究成果の概要

光化学系Ⅰ（PSI）複合体の４つの分子集合因子Ycf3, Y3IP1, Ycf4, CGL71とLHCの分子集合に必須な因子cpSRP43とAlb３.1の機能を明らかにした。ヘテロ二量体を形成するYcf3とY3IP1は、PSI反応中心（RC）の分子集合の初期に必須で、オリゴマーを形成するYcf4は、その後の分子集合過程に必須である。CGL71は、好気条件下での分子集合に重要である。cpSRP43とAlb3.1は複合体を形成し、LHCIの分子集合に必須で、PSI-LHCI超複合体の形成に関与することを明らかにした。

自由記述の分野

光合成、植物生理学、植物分子生物学

研究成果の学術的意義や社会的意義

光化学系Ⅰ（PSI）複合体の構成成分であるタンパク質サブユニットの合成とコファクターの生合成は解析が進んでいる。また、PSI複合体の構造は構造生物学的手法で詳細に解析され、各成分が秩序正しく配置されていることが明らかにされた。さらに、物理化学的解析により、PSI複合体の機能もかなり解明されてきた。しかし、これらの成分ががどのように機能的な複合体に分子集合する機構はほとんど明らかにされていなかった。本研究成果により、PSI-LHCI超複合体の分子集合機構に重要な役割を果たす分子集合因子の機能が明らかにされた。今後、過酷な環境に耐性を示す光合成生物を作出する上で重要な基盤的成果となると言える。