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2022 年度 実績報告書

RNAプローブと網羅的単一分子分光による新規合成途上光合成色素タンパク質の解析

研究課題

研究課題/領域番号 21K19200
研究機関東北大学

研究代表者

柴田 穣  東北大学, 理学研究科, 准教授 (20300832)

研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2023-03-31
キーワード単一分子分光 / RNAプローブ / 励起スペクトル / 過渡的中間体 / 光化学系修復
研究実績の概要

植物などが行う光合成は、葉緑体内のチラコイド膜に埋め込まれたタンパク質複合体である光化学系I(PSI)、光化学系II(PSII)などにより駆動される。PSI、PSIIは複数のタンパク質サブユニットと多数の色素が結合した複合体であるが、これらが組み立てられ、チラコイド膜に組み込まれる機構は未だよく分かっていない。タンパク質組立(Assembly)中間体の捕捉がその解明の糸口になると期待される。光合成色素タンパク質のAssemblyでは、リボソームでの翻訳過程で生合成される新規ポリペプチドは、合成と同時に色素が結合し膜に埋め込まれると考えられている。つまりAssembly中間体は、リボソーム・mRNA・生成されたタンパク質および色素の複合体であると考えられる。本研究では、このようなAssembly中間体を検出するため、塩基配列に蛍光物質を結合させたRNAプローブを細胞破砕液に導入してターゲットとなる中間体とハイブリダイズさせることを目指した。これによりRNAプローブの蛍光を介してAssembly中間体が可視化される。更に、可溶化後に希釈し、単一分子分光法を駆使することにより、Assembly中間体の分光解析が可能になる。本研究では、緑藻Chlamydomonasから精製したチラコイド膜上の中間体に対してさまざまな条件下でRNAプローブを添加し、最適なハイブリダイズ条件を探索した。その結果、プローブ濃度100 μg/mLでホルムアミドを20 μL混合した場合、アンチセンスRNAプローブでのみ560 nmのプローブの蛍光ピークが検出される結果を得た。この結果からアンチセンスRNAプローブはハイブリダイズできていることが確認できた。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Uphill energy transfer mechanism for photosynthesis in an Antarctic alga2023

    • 著者名/発表者名
      Kosugi Makiko、Kawasaki Masato、Shibata Yutaka、Hara Kojiro、Takaichi Shinichi、Moriya Toshio、Adachi Naruhiko、Kamei Yasuhiro、Kashino Yasuhiro、Kudoh Sakae、Koike Hiroyuki、Senda Toshiya
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41467-023-36245-1

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of Line-Detected UV?Vis Absorption Microscope and Its Application to Quantitative Evaluation of Lithium Surface Reactivity2023

    • 著者名/発表者名
      Inoue Ken-ichi、Mao Jianxin、Okamoto Rika、Shibata Yutaka、Song Wenbo、Ye Shen
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 95 ページ: 4550~4555

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.2c05759

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Exciton quenching by oxidized chlorophyll Z across the two adjacent monomers in a photosystem II core dimer2022

    • 著者名/発表者名
      Mohamed Ahmed、Nishi Shunsuke、Kawakami Keisuke、Shen Jian-Ren、Itoh Shigeru、Fukumura Hiroshi、Shibata Yutaka
    • 雑誌名

      Photosynthesis Research

      巻: 154 ページ: 277~289

    • DOI

      10.1007/s11120-022-00948-1

    • 査読あり
  • [雑誌論文] State transition is quiet around pyrenoid and LHCII phosphorylation is not essential for thylakoid deformation in Chlamydomonas 137c2022

    • 著者名/発表者名
      Zhang XianJun、Fujita Yuki、Kaneda Naoya、Tokutsu Ryutaro、Ye Shen、Minagawa Jun、Shibata Yutaka
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 119 ページ: -

    • DOI

      10.1073/pnas.2122032119

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Accumulation of quenched LHCII around PSI in Chlamydomonas cells in state2 revealed by cryo-fluorescence lifetime imaging2022

    • 著者名/発表者名
      Fujita Yuki、Zhang XianJun、Mohamed Ahmed、Ye Shen、Shibata Yutaka
    • 雑誌名

      Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology

      巻: 236 ページ: 112584~112584

    • DOI

      10.1016/j.jphotobiol.2022.112584

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recent advances in single-molecule spectroscopy studies on light-harvesting processes in oxygenic photosynthesis2022

    • 著者名/発表者名
      Kondo Toru、Shibata Yutaka
    • 雑誌名

      Biophysics and Physicobiology

      巻: 19 ページ: -

    • DOI

      10.2142/biophysico.bppb-v19.0013

    • 査読あり
  • [学会発表] Quenched LHCII Accumulation around PSI in Chlamydomonas Cells in State2 Revealed by Cryo-Fluorescence Lifetime and Spectral Microscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Fujita, XianJun Zhang, Ahmed Mohamed Ali, Shen Ye, Yutaka Shibata
    • 学会等名
      18th International Congress on Photosynthesis Research
    • 国際学会
  • [学会発表] Site-Dependent State Transition and Ultrastructural Changes of Thylakoid in Chlamydomonas2022

    • 著者名/発表者名
      XianJun Zhang, Yuki Fujita, Naoya Kaneda, Ryutaro Tokutsu, Jun Minagawa, Shen Ye, Yutaka Shibata
    • 学会等名
      18th International Congress on Photosynthesis Research
    • 国際学会
  • [学会発表] Assignment of fluorescence bands of chlorophyll-f containing photosystem I by single-molecule spectroscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Rin Taniguchi, Toshiyuki Shinoda, Tatsuya Tomo, Shen Ye, Yutaka Shibata
    • 学会等名
      18th International Congress on Photosynthesis Research
    • 国際学会
  • [学会発表] Site-Dependent State Transition and Ultrastructural Changes of Thylakoid in Chlamydomonas2022

    • 著者名/発表者名
      XianJun Zhang, Yuki Fujita, Naoya Kaneda, Ryutaro Tokutsu, Shen Ye, Jun Minagawa, Yutaka Shibata
    • 学会等名
      International Symposium On Photosynthesis And Chloroplast Regulation
    • 国際学会
  • [学会発表] Microspectroscopic study on artificial thylakoid membranes supported by polymerized lipid bilayers2022

    • 著者名/発表者名
      酒井 颯太, 楠 祐佳, 森垣 憲一, 叶 深, 柴田 穣
    • 学会等名
      2022年度 化学系学協会東北大会
  • [学会発表] Study on light-harvesting regulation mechanism in algal cells by space-wavelength-time-resolved analysis by cryogenic microscope2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Fujita, XianJun Zhang, Shen Ye, Yutaka Shibata
    • 学会等名
      第60回日本生物物理学会年会
  • [学会発表] Assignment of fluorescence bands of chlorophyll-f containing photosystem I to elucidate its reaction mechanism by near-infrared light2022

    • 著者名/発表者名
      Rin Taniguchi, Toshiyuki Shinoda, Tatsuya Tomo, Shen Ye, Yutaka Shibata
    • 学会等名
      第60回日本生物物理学会年会

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公開日: 2023-12-25  

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