色素置換による光合成エネルギー移動制御：色素集団と単量体の共存の重要性を理解する

光合成初期過程で機能している光収穫タンパク質は、光合成反応に必要な光エネルギーの大部分を集める重要なタンパク質である。これらの光収穫タンパク質の光機能の解明は、光合成反応の高効率性の要因の分子的基盤の理解に重要であるとともに、光エネルギー変換を行う人工システムを構築するうえで有用な情報を与えると考えられる。そこで本研究では、紅色光合成細菌の光収穫タンパク質を主な研究ターゲットとして、結合色素の置換によって、環状に配列している色素集団と色素単量体の機能的関係性を改変・制御し、励起エネルギー移動などの光機能への影響を明らかにすることで、これらの光収穫タンパク質の光機能メカニズムの解明を目指した研究を推進している。本年度は前年度に引き続いて、紅色光合成細菌の辺縁光収穫タンパク質においてエネルギー供与体として機能する単量体状態の色素（B800バクテリオクロロフィルa）の変換を主に実施した。まず、エネルギー受容体として機能する色素集団の吸収帯が短波長シフトしているLH3タンパク質に関する研究を推進し、タンパク質に結合した状態のB800バクテリオクロロフィルaを直接的に3-アセチルクロロフィルaに変換することに成功し、励起エネルギー移動への影響を明らかにした。あわせて、LH3タンパク質のエネルギー受容体として機能する色素集団の吸収帯が外部環境に依存して変化することを明らかにした。また、LH2タンパク質に関する研究では、エネルギー供与体色素の再構成プロセスで重要である、B800バクテリオクロロフィルaが脱離したLH2タンパク質の物性解析を推進し、構造・機能・安定性などに関する情報を得た。また、現段階では構造が未解明な紅色光合成細菌Thermochromatium tepidumのLH2タンパク質の環状構造を、原子間力顕微鏡を用いた観測によって明らかにした。

光合成初期過程で機能している光収穫タンパク質は、光合成反応に必要な光エネルギーの大部分を集める重要なタンパク質である。これらの光収穫タンパク質の光機能の解明は、光合成反応の高効率性の要因の分子的基盤の理解に重要であるとともに、光エネルギー変換を行う人工システムを構築するうえで有用な情報を与えると考えられる。そこで本研究では、紅色光合成細菌の光収穫タンパク質を主な研究ターゲットとして、結合色素の置換によって、環状に配列している色素集団と色素単量体の機能的関係性を改変・制御し、励起エネルギー移動などの光機能への影響を明らかにすることで、これらの光収穫タンパク質の光機能メカニズムの解明を目指した研究を推進している。本年度は前年度に引き続いて、紅色光合成細菌の辺縁光収穫タンパク質においてエネルギー供与体として機能する単量体状態の色素（B800バクテリオクロロフィルa）の変換を主に実施した。まず、エネルギー受容体として機能する色素集団の吸収帯が短波長シフトしているLH3タンパク質に関する研究を推進し、タンパク質に結合した状態のB800バクテリオクロロフィルaを直接的に3-アセチルクロロフィルaに変換することに成功し、励起エネルギー移動への影響を明らかにした。あわせて、LH3タンパク質のエネルギー受容体として機能する色素集団の吸収帯が外部環境に依存して変化することを明らかにした。また、LH2タンパク質に関する研究では、エネルギー供与体色素の再構成プロセスで重要である、B800バクテリオクロロフィルaが脱離したLH2タンパク質の物性解析を推進し、構造・機能・安定性などに関する情報を得た。また、現段階では構造が未解明な紅色光合成細菌Thermochromatium tepidumのLH2タンパク質の環状構造を、原子間力顕微鏡を用いた観測によって明らかにした。