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2012 年度 実績報告書

特異なシアノバクテリアを用いて光合成の基本問題-光化学反応と場-を解く

研究課題

研究課題/領域番号 22370017
研究機関京都大学

研究代表者

土屋 徹  京都大学, 人間・環境学研究科(研究院), 准教授 (20362569)

研究分担者 秋本 誠志  神戸大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (40250477)
鞆 達也  東京理科大学, 理学部, 准教授 (60300886)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワード光誘起電子移動反応 / 酸化還元電位 / チラコイド膜形成 / 超高速分光 / バイオインフォーマティックス
研究概要

クロロフィル(Chl) dを用いて光合成を行うAcaryochloris marinaでの形質転換系を確立した。保持型プラスミドを利用して、接合法によりA. marinaへChl b合成酵素遺伝子であるCAOを導入したところ、Chl dおよびChl bにそれぞれ特徴的なホルミル基の両方をもつ新奇なクロロフィル([7-formyl]- Chl d)が細胞内に蓄積されていた。作製した形質転換体から光化学系IIを精製し解析したところ、全クロロフィルのうち約9%が[7-formyl]- Chl dであり、相関してChl dの含量が減少していた。さらに、分光解析により、[7-formyl]- Chl dはChl dにエネルギーを渡すアンテナとして機能するが、反応中心における電子伝達には影響を与えないことが判明した。これらの結果は、光化学系IIには本来利用しているクロロフィル以外のクロロフィルを容易に受容できる部位が存在し、外来遺伝子による新奇なクロロフィル合成能の獲得により、その部位のクロロフィルが機能的に他のクロロフィルに置換され得ることを示している。
A. marinaから光化学系IIを簡便かつ大量に精製するために、サブユニットの一つであるPsbBにヒスチジンタグを融合させた形質転換体の作製を試みた。しかしながら、これまでに相同組換えによりゲノム中の標的配列が置換された形質転換体を得ることはできなかった。
Chl bを有するシアノバクテリアProchloron didemniとProchlorothrix hollandicaの光捕集機能を検討した。シアノバクテリアの光応答について、フィコビリソーム–光化学系I間、光化学系II–光化学系I間のエネルギー移動の観点から検討した。

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (19件) (うち招待講演 6件)

  • [雑誌論文] Metabolic engineering of the chlorophyll d-dominated cyanobacterium Acaryochloris marina: production of a novel chlorophyll species by the introduction of the chlorophyllide a oxygenase gene2012

    • 著者名/発表者名
      Tsuchiya, T.
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiol.

      巻: 53 ページ: 518-527

    • DOI

      10.1093/pcp/pcs007

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Artificially produced [7-formyl]-chlorophyll d functions as an antenna pigment in the photosystem II isolated from the chlorophyllide a oxygenase-expressing Acaryochloris marina2012

    • 著者名/発表者名
      Tsuchiya, T.
    • 雑誌名

      Biochim. Biophys. Acta

      巻: 1817 ページ: 1285-1291

    • DOI

      10.1016/j.bbabio.2012.02.021

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Opposite chilarity of α-carotene in unusual cyanobacteria with unique chlorophylls, Acaryochloris and Prochlorococcus2012

    • 著者名/発表者名
      Takaichi, S.
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiol.

      巻: 53 ページ: 1881-1888

    • DOI

      10.1093/pcp/pcs126

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Excitation energy relaxation in a symbiotic cyanobacterium, Prochloron didemni, occurring in coral-reef ascidians, and in a free-living cyanobacterium, Prochlorothrix hollandica2012

    • 著者名/発表者名
      Hamada, F.
    • 雑誌名

      Biochim. Biophys. Acta

      巻: 1817 ページ: 1992-1997

    • DOI

      10.1016/j.bbabio.2012.06.008

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proteases are associated with a minor fucoxanthin chlorophyll a/c-binding protein from the diatom, Chaetoceros gracilis2012

    • 著者名/発表者名
      Nagao, R.
    • 雑誌名

      Biochim. Biophys. Acta

      巻: 1817 ページ: 2110-2117

    • DOI

      10.1016/j.bbabio.2012.08.005

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Luminescence of singlet oxygen in photosystem II complexes isolated from cyanobacterium Synechocystis sp. PCC6803 containing monovinyl or divinyl chlorophyll a2012

    • 著者名/発表者名
      Tomo, T.
    • 雑誌名

      Biochim. Biophys. Acta

      巻: 1817 ページ: 1299-1305

    • DOI

      10.1016/j.bbabio.2012.02.018

    • 査読あり
  • [学会発表] 代謝工学的アプローチから探る光化学系IIの色素組成の柔軟性2013

    • 著者名/発表者名
      土屋 徹
    • 学会等名
      第54回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      20130321-20130323
    • 招待講演
  • [学会発表] Gloeobacter violaceus PCC 7421でのトランスポゾンタギング系の開発2013

    • 著者名/発表者名
      荒木 美英
    • 学会等名
      第54回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      20130321-20130323
  • [学会発表] 光化学系II表在性タンパク質PsbQ'の機能について2013

    • 著者名/発表者名
      新井 悠亮
    • 学会等名
      第54回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      20130321-20130323
  • [学会発表] 渦鞭毛藻Symbiodinium sp. OAH-1の光化学系I標品の単離とその性質2013

    • 著者名/発表者名
      春原 沙季
    • 学会等名
      第54回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      20130321-20130323
  • [学会発表] 珪藻PSIIダイマー内におけるモノマー間のエネルギー移動の制御と周辺アンテナにおけるNPQ効率の関連2013

    • 著者名/発表者名
      横野 牧生
    • 学会等名
      第54回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      20130321-20130323
  • [学会発表] 珪藻のフコキサンチンタンパク質の消光機構の解析2013

    • 著者名/発表者名
      長尾 遼
    • 学会等名
      第54回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      20130321-20130323
  • [学会発表] クロロフィルdを主要色素としてもつシアノバクテリアの光化学系II反応機構2013

    • 著者名/発表者名
      鞆 達也
    • 学会等名
      第54回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      20130321-20130323
    • 招待講演
  • [学会発表] クロロフィルdを主要色素としてもつシアノバクテリアの光合成について2012

    • 著者名/発表者名
      鞆 達也
    • 学会等名
      第85回日本生化学会大会
    • 発表場所
      福岡国際会議場
    • 年月日
      20121214-20121216
    • 招待講演
  • [学会発表] Alteration of the chlorophyll composition of the chlorophyll d-dominated cyanobacterium Acaryochloris marina2012

    • 著者名/発表者名
      Tsuchiya, T.
    • 学会等名
      Second International Symposium on Biosynthesis of Tetrapyrroles
    • 発表場所
      立命館大学
    • 年月日
      20121130-20121202
  • [学会発表] Characterization of Photosystem II reaction center complex from Acaryochloris marina2012

    • 著者名/発表者名
      Tomo, T.
    • 学会等名
      Okayama University International Symposium,“Structure and Dynamics of Photosynthetic Systems
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      20121022-20121023
  • [学会発表] Isolation and characterization of a photosystem II reaction center from Acaryochloris marina2012

    • 著者名/発表者名
      Tomo, T.
    • 学会等名
      Gordon Research Conference
    • 発表場所
      U.S.A.
    • 年月日
      20120708-20120713
  • [学会発表] Synechocystis sp. PCC 6803における順遺伝学的解析のためのトランスポゾンタギング系の高効率化2012

    • 著者名/発表者名
      渡部 和幸
    • 学会等名
      第20回光合成の色素系と反応中心に関するセミナー
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      20120630-20120701
  • [学会発表] Fucoxanthin-Chlorophyll a/c-Proteinにおけるエネルギー移動2012

    • 著者名/発表者名
      勅使河原 彩香
    • 学会等名
      第20回光合成の色素系と反応中心に関するセミナー
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      20120630-20120701
  • [学会発表] 珪藻PSII supercomplexにおけるエネルギー移動過程2012

    • 著者名/発表者名
      横野 牧生
    • 学会等名
      第20回光合成の色素系と反応中心に関するセミナー
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      20120630-20120701
  • [学会発表] 新奇なシアノバクテリアでの形質転換系の開発とその応用

    • 著者名/発表者名
      土屋 徹
    • 学会等名
      藻類談話会
    • 発表場所
      神戸大学
  • [学会発表] Energy transfer in a symbiotic cyanobacterium, Prochloron, probed by in hospite spectroscopic measurements

    • 著者名/発表者名
      Akimoto, S.
    • 学会等名
      14th International Symposium on Phototrophic Prokaryotes
    • 発表場所
      Portugal
  • [学会発表] Application of time-resolved fluorescence spectroscopy to studies on light adaptation of photosynthetic organisms

    • 著者名/発表者名
      Akimoto, S.
    • 学会等名
      Transdisciplinary cooperation and application of nanoscience
    • 発表場所
      Poland
    • 招待講演
  • [学会発表] Modification of energy-transfer processes in photosynthetic organisms to adapt to light conditions

    • 著者名/発表者名
      Akimoto, S.
    • 学会等名
      創製光分子科学セミナー
    • 発表場所
      神戸
    • 招待講演
  • [学会発表] 低エネルギー光による光合成光エネルギー変換

    • 著者名/発表者名
      鞆 達也
    • 学会等名
      2012植物科学シンポジウム「植物科学最先端研究への期待」
    • 発表場所
      品川コクヨホール
    • 招待講演

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公開日: 2014-07-24  

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