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2022 年度 実績報告書

光合成の初発反応における励起・電荷分離の反応機構解明

研究課題

研究課題/領域番号 21H02447
配分区分補助金
研究機関愛媛大学

研究代表者

杉浦 美羽  愛媛大学, プロテオサイエンスセンター, 准教授 (80312255)

研究分担者 長澤 裕  立命館大学, 生命科学部, 教授 (50294161)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
キーワード光合成 / 電荷分離 / 光励起 / 電子移動 / 酸化還元
研究実績の概要

予定していたT. elongatusの組換え体のうち、最初の2年間では多コピーゲノムの20%程度が置き換わらずに完全な組換え体を完成させることができなかった。2022年度は構築アプローチを根本から大きく変更し、最終的に完成させることができた。
得られた組換え体、および、既に得られている組換え体を大量培養して光化学系II複合体を精製し、水の酸化機能やP680の酸化還元電位を見積った。また、強光照射時に発生する一重項酸素量を調べ、光阻害についても調べた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

申請時に作製を予定していた6つの組換え体のうち、4つは既に完成できていたが、2つについて完全な組換え体を得るのに2年間苦戦した。3年目は新たに開発した構築アプローチで行ったところ、組換え体作製を完了することができた。出来上がった組換え体から予定していた機能解析を進めており、概ね順調に進んでいるといえる。

今後の研究の推進方策

3年目に予定していた組換え体を全て得ることができたので、本年度はこれらを用いて主に光化学系IIにおける励起と電荷分離の反応機構を明らかにする。そのために下記を行う予定である。
1) P680の酸化還元電位変化の測定:S2QA-電荷再結合時に得られる熱発光スペクトル法で、野生型の光化学系IIの結果と比較して変化した温度変化から、組換え体のP680の酸化還元電位を見積もる。
2) P680クロロフィルの正電荷分布の評価:4分子全体の正電荷分布評価を励起光照射後の吸収スペクトル測定によって行う。
3) 光阻害条件下におけるP680の反応
4) P680→Pheoの電子移動速度の解析

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] 国立研究センター (CNRS)/パリ大学ソルボンヌ生物物理化学研究所(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      国立研究センター (CNRS)/パリ大学ソルボンヌ生物物理化学研究所
  • [国際共同研究] インペリアルカレッジロンドン(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      インペリアルカレッジロンドン
  • [雑誌論文] Energetics and proton release in Photosystem II from Thermosynechococcus elongatus with a D1 protein encoded by either the psbA2 or psbA3 gene2023

    • 著者名/発表者名
      Boussac, A., Selles, J., and Sugiura, M.
    • 雑誌名

      Biochim. Biophys. Acta (Bioenergetics)

      巻: 1864 ページ: 148979

    • DOI

      10.1016/j.bbabio.2023.148979

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Crystal structures of photosystem II from a cyanobacterium expressing psbA2 in comparison to psbA3 reveal differences in the D1 subunit2022

    • 著者名/発表者名
      Nakajima, Y., Ugai-Amo, N., Tone, N., Nakagawa, N, Iwai, M., Ikeuchi, M., Sugiura, M., Suga. M., and Shen, J.-R.
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem.

      巻: 298 ページ: 102668

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2022.102668

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Absorption changes in Photosystem II in the Soret band region upon the formation of the chlorophyll cation radical [PD1PD2]+2022

    • 著者名/発表者名
      Boussac, A., Sugiura, M., Nakamura, M., Rutherford, A. W., Stefania, V., and Selles, J.
    • 雑誌名

      BioRxiv

      巻: 13-May ページ: -

    • DOI

      10.1101/2022.05.12.491653

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Probing the proton release by Photosystem II in the S1 to S2 high-spin transition2022

    • 著者名/発表者名
      Boussac, A., Sugiura, M., Selles, J.
    • 雑誌名

      Biochim. Biophys. Acta (Bioenergetics)

      巻: 1863 ページ: 148546

    • DOI

      10.1016/j.bbabio.2022.148546

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Properties of Photosystem II lacking the PsbJ subunit.2022

    • 著者名/発表者名
      Boussac, A., Selles, J., Hamon, M., and Sugiura, M.
    • 雑誌名

      Photosynth. Res.

      巻: 152 ページ: 347-361

    • DOI

      10.1007/s11120-021-00880-w

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] New insights on molecular mechanisms of excitation / charge separation in Photosystem II2022

    • 著者名/発表者名
      Miwa Sugiura, Naohiro Shimamoto, Makoto Nakamura, Yuki Takegawa, Yuto Masaoka, Yutaka Nagasaw, Alain Boussac
    • 学会等名
      10th Asian Biological Inorganic Chemistry Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Molecular mechanisms of excitation / charge separation in Photosystem II2022

    • 著者名/発表者名
      Miwa Sugiura
    • 学会等名
      Molecular mechanisms of excitation / charge separation in Photosystem II
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Crystal structure analyses of photosystem II isolated from Thermosynechococcus elongatus mutants expressing only psbA2 or psbA3 genes as the D1 protein.2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Nakajima, Natsumi Ugai-Amo, Naoki Tone, Akiko Nakagawa, Masako Iwai, Miwa Sugiura, Masahiko Ikeuchi, Michihiro Suga, and Jian-Ren Shen
    • 学会等名
      The International Congress on Photosynthesis Research 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] 好熱性シアノバクテリアのPSII反応中心D2をコードするpsbD2の役割2022

    • 著者名/発表者名
      髙﨑留衣、杉浦美羽
    • 学会等名
      第12回日本光合成学会年会(

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公開日: 2023-12-25  

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