2017 Fiscal Year Annual Research Report
New Frontier of Photosynthesis Research by Using the Cryogenic Optical Microscope
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15H04356
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
柴田 穣 東北大学, 理学研究科, 准教授 (20300832)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野口 巧 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (60241246)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 光合成 / ステート遷移 / 単一分子分光 / 励起スペクトル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでの装置開発の成果を踏まえ、単細胞緑藻クラミドモナスの光合成光捕集の調節機構として知られるステート遷移で仮定されている光合成タンパク質の細胞内移動を検証する実験を行ってきた。二つの光化学系、PSIとPSIIの励起頻度のバランスが保持されているときに最大の光合成効率となるが、環境の光質の変化により励起バランスが保たれなくなった場合に、アンテナタンパク質の一種であるLHCIIが二つの光化学系の間を移動して光エネルギーを渡す相手を変えて、励起バランスを保持するという機構が考えられている。開発してきた極低温顕微鏡では、各ピクセルでの蛍光スペクトルの解析からPSI、PSIIおよびLHCIIのスペクトル成分に分離することが可能であり、ステート遷移前後での各成分の細胞内局在を測定することができる。分析の結果、一部のLHCIIが確かに光化学系間を移動していることが分かった（論文投稿中）。一方で、ステート遷移に際して蛍光収率の変化が起こっている可能性も示唆されたが、各成分の蛍光収率を見積もるための蛍光寿命の測定を行なう装置のセットアップも行い現在実験を進めている段階である。
もう1つのテーマであるPSIの単一分子分光の研究では、単一PSI三量体からの蛍光強度が明滅を繰り返すブリンキングについて詳細な解析を行った。その結果、蛍光強度の揺らぎの幅は、PSIの第二電子受容体であるフィロキノンの酸化還元状態に依存することが明らかとなった。この結果を説明するモデルとして、タンパク質のアミノ酸残基のコンフォメーション揺らぎによってある特定のクロロフィル分子の励起状態が揺らぎ、それによって励起エネルギーの流れが整流される、というモデルを提案した（論文投稿中）。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(22 results)
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[Presentation] タンパク質中金ナノクラスターの生成過程および発光特性2017
Author(s)
出澤 拓磨, Hamza Al-kindi, Izabela Rzeznicka, 福村 裕史, 柴田 穣
Organizer
Advanced Light Measurements and Life Sciences Seeking Bio. Phys. Chem. about the Triple Point, 最先端光計測とライフサイエンスの近未来 －Bio. Phys. Chem.三重点の探索
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