金属イオンによって誘起される光合成光捕集複合体の構造と機能変化

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23550188
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 茨城大学
• 研究代表者: 大友 征宇 茨城大学, 理学部, 教授 (10213612)
• 研究分担者: 三木 邦夫 京都大学, 理学研究科, 教授 (10116105) ; 木村 行宏 神戸大学, 農学研究科, 助教 (20321755)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 光合成 / 光捕集 / 反応中心 / 光電変換 / 色素膜タンパク質

研究概要

自然界最古のアンテナ・光電変換機能をもつ光合成分子機械の立体構造を原子レベルの分解能で決定した。その構造情報から光捕集と電荷分離の作動原理およびこれらの機能を制御する金属イオンの役割を明らかにした。また、光捕集を司るアンテナ複合体において色素分子間の幾何学的配置及び色素タンパク質間の相互作用も解明した。これにより、光捕集複合体から反応中心複合体への励起エネルギー移動ならびに反応中心からキノンプールへの電子伝達を規定する構造因子を突き止めた。本研究より得られた成果は、今年のNature誌にArticleとして掲載され，当分野今後の研究の飛躍につながるものと期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Structure of the LH1-RC complex from Thermochromatium tepidum at 3.0 Å (2014)
  • 著者名/発表者名: Niwa, S., Yu, L.-J., Takeda, K., Hirano, Y., Kawakami, T., Wang-Otomo, Z.-Y. & Miki, K.
  • 雑誌名: Nature 巻: 508 ページ: 228-232
  • 査読あり
• [雑誌論文] ATR-FTIR detection of the metal-sensitive structural changes in the light-harvesting 1 reaction center complex from the thermophilic purple sulfur bacterium Thermochromatium tepidum (2013)
  • 著者名/発表者名: Li, Y., Kimura, Y., Arikawa, T., Wang-Otomo, Z.-Y. & Ohno, T.
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 52 ページ: 9001-9008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure analysis and characterization of the cytochrome c-554 from thermophilic green sulfur photosynthetic bacterium Chloroba- culum tepidum (2013)
  • 著者名/発表者名: Yu, L.-J., Unno, M., Kimura, Y., Yanagimoto, K., Oh-Oka, H., Wang-Otomo, Z.-Y.
  • 雑誌名: Photosynth. Res. 巻: 118 ページ: 249-258
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure analysis and comparative characterization of the cytochrome c'and flavocytochrome c from thermophilic purple photosynthetic bacterium Thermochromatium tepidum (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirano, Y., Kimura, Y., Suzuki, H., Miki, K. & Wang(Otomo), Z.-Y.
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 51 ページ: 6556-6567
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metal cations modulate the bacteriochlorophyll- protein interaction in the light-harvesting 1 core complex from Thermochromatium tepidum (2012)
  • 著者名/発表者名: Kimura, Y., Inada, Y., Numata, T., Arikawa, T., Li, Y., Zhang, J.-P., Wang(Otomo), Z.-Y. & Ohno, T.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1817 ページ: 1022-1029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gene sequencing and characterization of the light-harvesting complex 2 from thermophilic purple sulfur bacterium Thermochromatium tepidum (2012)
  • 著者名/発表者名: Sekine, F., Horiguchi, K., Kashino, Y., Shimizu, Y., Yu, L.-J., Kobayashi, M. & Wang(Otomo), Z.-Y.
  • 雑誌名: Photosynth. Res. 巻: 111 ページ: 9-18
  • 査読あり
• [学会発表] Crystal structure of a LH1-RC core complex from Thermochromatium tepidum (2013)
  • 著者名/発表者名: Z.-Y. Wang-Otomo, L.-J. Yu, S. Niwa, K. Takeda, Y. Hirano, T. Kawakami, K. Miki
  • 学会等名: 16th International Congress on Photosynthesis Research(第16回国際光合成会議)
  • 発表場所: St. Louis, MO, USA
  • 年月日: 20130811-16
• [学会発表] 好熱紅色細菌の光捕集反応中心複合体の機能解明と構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 于龍江、竹田一旗、平野優、丹羽智美、川上知朗、大友征宇、三木邦夫
  • 学会等名: 第21回光合成セミナー
  • 発表場所: 名工大
  • 年月日: 20130706-07
• [学会発表] 好熱性紅色硫黄細菌Thermochromatium tepidum由来光捕集1複合体におけるBChl-aとTrp残基間の水素結合相互作用 (2012)
  • 著者名/発表者名: L. Yong, Y. Kimura, T. Numata, Y. Inada, T. Arikawa, S. Otomo, T. Ohno
  • 学会等名: 日本生物物理学会
  • 発表場所: 名大
  • 年月日: 20120922-24
• [学会発表] 紅色硫黄細菌由来光捕集1複合体における色素―蛋白質間相互作用の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 木村行宏、永麗、有川曜央、沼田朋子、大友征宇、大野隆
  • 学会等名: 第20回光合成セミナー
  • 発表場所: 阪大
  • 年月日: 2012-06-30
• [学会発表] 紅色細菌の光捕集タンパク質のリン酸化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 日下部広和、清水佑記、于龍江、大友征宇
  • 学会等名: 第20回光合成セミナー
  • 発表場所: 阪大
  • 年月日: 2012-06-30
• [備考]
  • URL: http://biophys.sci.ibaraki.ac.jp/