変異株作成による光合成細菌中における各種カロテノイドの機能評価

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13640656
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 嶋田 敬三 東京都立大学, 理学研究科, 教授 (80112473)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 永島 賢治 東京都立大学, 理学研究科, 助手 (80264589)
• Keywords: カロテノイド / 紅色光合成細菌 / 光障害 / 一重項酸素 / ケトカロテノイド / Rubrivivax gelatinosus

Research Abstract

本年度は多種の直鎖状カロテノイドの合成能を持つ紅色光合成細菌Rubrivivax gelationosusを用いて昨年度作成した特定カロテノイド分子種を蓄積する6系統の変異株について、光障害耐性と酸素障害耐性の差異およびその要因について検討した。
具体的には共役二重結合数9,10,11,13のニューロスポレン、スフェロイデン、リコペン、スピリロキサンチンと、スフェロイデン、スピリロキサンチンの誘導体であるスフェロイデノン、ジケトスピリロキサンチンを蓄積する株について、野生株およびカロテノイド欠損株と共に強光下あるいは一重項酸素存在下での生残率を調べ、その結果を解析した。酸素非存在下では、カロテノイド欠損株以外は強光処理による生残率の低下は見られなかったが、酸素存在下ではニューロスポレン、スフェロイデン蓄積株の生残率低下が観察された。一方、一重項酸素存在下では、これらの他リコペン、スピリロキサンチン蓄積株でも生残率低下が見られたのに対しスフェロイデノン、ジケトスピリロキサンチンを蓄積する株の生残率は野生株と同様に有意な変化を示さなかった。これらの結果は強光処理では共役二重結合数11以上のカロテノイドがバクテリオクロロフィルの三重項励起状態を解消し活性酸素の発生を抑制するが、共役二重結合数の多いものを含めて直鎖状カロテノイドは直接一重項酸素を消去する機能は低いことを示唆した。酸化型カロテノイドが相対的に高い一重項酸素消去能を持つ可能性は藻類の環状カロテノイドなどでも示唆されていたが、直鎖状カロテノイドのシリーズを用いた本研究の結果により、これがより一般性を持つ原理であることが強く示唆された。

Research Products

• [Publications] 永島咲子: "Transcription of three sets of genes coding for core light-harvesting proteins in the purple sulfur bacterium, Allochromatium vinosum"Photosynthesis Research. 74. 269-280 (2002)
• [Publications] 永島賢治: "High-potential iron-sulfur protein(HiPIP) is the major electron donor to the reaction center complex in photosynthetically growing cells of the purple bacterium, Rubrivivax gelatinosus"Biochemistry. 41. 14028-14032 (2002)
• [Publications] 槇 英昭: "Chimeric photosynthetic reaction center complex of purple bacteria composed of the core subunits of Rubrivivax gelatinosus and the cytochrome subunit of Blastochloris viridis"Journal of Biological Chemistry. 278. 3921-3928 (2003)