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

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22370017
• 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: 京都大学
• 研究代表者: 土屋 徹 京都大学, 大学院・人間・環境学研究科, 准教授 (20362569)
• 研究分担者: 秋本 誠志 神戸大学, 分子フォトサイエンス研究センター, 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 – 2012
• キーワード: 光誘起電子移動反応 / 酸化還元電位 / 超高速分光

研究概要

光合成を研究する上での基本問題として、光エネルギーを受容して化学エネルギーに変換する光化学反応の機構とその反応が起きる場であるチラコイド膜の形成機構について研究を進めた。クロロフィルdという特殊な性質を示すクロロフィルを利用して、植物では利用できない遠赤色光で光化学反応が可能なシアノバクテリアから単離した光化学系IIを解析した。その結果、植物より小さいエネルギーで駆動する光化学系の生体エネルギー論が解明された。

研究成果

• [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 hollandica. (2012)
  • 著者名/発表者名: Hamada, F., Yokono, M., Hirose, E., Murakami, A., Akimoto, S
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1817 ページ: 1992-1997
  • DOI: doi:10.1016/j.bbabio.2012.06.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Artificially produced [7-formyl]-chlorophyll dfunctions as an antenna pigment in the photosystem II isolated from the chlorophyllide aoxygenase-expressing Acaryochloris marina (2012)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya, T., Akimoto, S., Mizoguchi, T., Watabe, K., Kindo, H., Tomo, T., Tamiaki, H., Mimuro, M.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1817 ページ: 1285-1291
  • DOI: doi:10.1016/j.bbabio.2012.02.021
  • 査読あり
• [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 aoxygenase gene (2012)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya, T., Mizoguchi, T., Akimoto, S., Tomo, T., Tamiaki, H., Mimuro, M
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 53 ページ: 518-527
  • DOI: doi:10.1093/pcp/pcs007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Luminescence of singlet oxygen in photosystem II complexes isolated from cyanobacterium Synechocystissp. PCC6803 containing monovinyl or divinyl chlorophyll a (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomo, T., Kusakabe, H., Nagao, R., Ito, H., Tanaka, A., Akimoto, S., Mimuro, M., Okazaki, S
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1817 ページ: 1299-1305
  • DOI: doi:10.1016/j.bbabio.2012.02.018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Alterations in photosynthetic pigments and amino acid composition of D1 protein change energy distribution in photosystem II (2012)
  • 著者名/発表者名: Yokono, M., Tomo, T., Nagao, R., Ito, H., Tanaka, A., Akimoto, S
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1817 ページ: 754-759
  • DOI: doi:10.1016/j.bbabio.2012.02.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Redox potentials of primary electron acceptor quinone molecule (Q_A)-and conserved energetics of photosystem II in cyanobacteria with chlorophyll aand chlorophyll d. (2011)
  • 著者名/発表者名: Allakhverdiev, S.I., Tsuchiya, T., Watabe, K., Kojima, A., Los, D.A., Tomo, T., Klimov, V.V., Mimuro, M
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 108 ページ: 8054-8058
  • DOI: doi:10.1073/pnas.1100173108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular environments of divinyl chlorophylls in Prochlorococcusand Synechocystis: Differences in fluorescence properties with chlorophyll replacement (2011)
  • 著者名/発表者名: Mimuro, M., Murakami, A., Tomo, T., Tsuchiya, T., Watabe, K., Yokono, M., Akimoto, S
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1807 ページ: 471-481
  • DOI: doi:10.1016/j.bbabio.2011.02.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural coupling of an arginine side chain with the oxygen evolving Mn4Ca cluster in photosynstem II as revealed by isotope-edited fourier transform infrared spectroscopy. (2011)
  • 著者名/発表者名: Shimada, Y., Suzuki, H., Tsuchiya, T., Mimuro, M., Noguch, T
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 133 ページ: 3808-3811
  • DOI: doi:10.1021/ja200186h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Redox potential of pheophytin ain photosystem II of two cyanobacteria having the different special pair chlorophylls (2010)
  • 著者名/発表者名: Allakhverdiev, S.I., Tomo, T., Shimada, Y., Kindo, H., Nagao, R., Klimov, V.V., Mimuro, M
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 107 ページ: 3924-3929
  • DOI: doi:10.1073/pnas.0913460107
  • 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(岡山)
  • 年月日: 20130321-23
• [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(岡山)
  • 年月日: 20130321-23
• [学会発表] Application of time-resolved fluorescence spectroscopy to studies on light adaptation of photosynthetic organisms (2013)
  • 著者名/発表者名: Akimoto, S.
  • 学会等名: Transdisciplinary cooperation and application of nanoscience
  • 発表場所: Krakow, Poland
  • 年月日: 2013-02-22
• [学会発表] 人工的に合成した[7-ホルミル]-クロロフィルdを含む光化学系IIの色素組成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 土屋 徹、秋本 誠志、渡部 和幸、鞆 達也、三室 守
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大学(京都)
  • 年月日: 20120316-18
• [学会発表] Acaryochloris marinaから光化学系II反応中心の単離・精製とその性質 (2012)
  • 著者名/発表者名: 遠藤 嘉一郎、鈴木 健裕、長尾 遼、堂前 直、鞆 達也
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大学(京都)
  • 年月日: 20120316-18
• [学会発表] Amino acid modifications improved excitation energy distribution in pigment-altered photosystem II reaction center. (2011)
  • 著者名/発表者名: Yokono, M., Tomo, T., Nagao, R., Ito, H., Tanaka, A., Akimoto, S
  • 学会等名: 5th Asia and Oceania Conference for Photobiology
  • 発表場所: Nara Prefectural New Public Hall, Nara
  • 年月日: 20110730-0801
• [学会発表] 新奇クロロフィルを合成するAcaryochloris marinaMBIC 11017の形質転換体からの光化学系の単離とその性質 (2011)
  • 著者名/発表者名: 土屋 徹、秋本 誠志、金籐 隼人、鞆 達也、三室 守
  • 学会等名: 第52回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東北大学(仙台)
  • 年月日: 20110320-22
• [学会発表] Acaryochloris marinaの光化学系II色素組成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小島 茜、長尾 遼、三室 守、鞆 達也
  • 学会等名: 第52回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東北大学(仙台)
  • 年月日: 20110320-22