Exploring photoprotective function of carotenoid under strictly anaerobic conditions

探索严格厌氧条件下类胡萝卜素的光保护功能

• 批准号: 21K06220
• 负责人: 浅井 智広
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Ritsumeikan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06220/
• 关键词: 緑色硫黄細菌; カロテノイド; cruC; 光阻害; 三重項励起状態; 硫黄代謝; 嫌気; 配糖体; 消光

緑色硫黄細菌Chlorobaculum tepidumで発生する嫌気的な光阻害現象について、その発生メカニズムの解析を進めた。前年度の研究成果により、カロノテイド配糖体を欠損しているcruC変異株は野生株よりも顕著な強光下での増殖抑制を示すことがわかっている。C. tepidum内でカロテノイド配糖体は光合成反応中心（RC）複合体に局在するため、C. tepidumから単離した精製RC複合体においてカロテノイド配糖体が関わる光化学反応を超高速の過渡吸収分光法で調べた。その結果、C. tepidumのRC複合体ではバクテリオクロロフィルの光励起によってカロテノイドの三重項励起状態（Car-T1）を生成し得ることがわかった。過渡吸収スペクトルの速度論的な解析により、Car-T1の生成はナノ秒オーダーの時定数をもつと推定された。バクテリオクロロフィルの三重項励起状態を前駆体として生成されると考えられたが、生成反応が既報のメカニズムよりも速く、未知の反応経路の存在が示唆された。一方、前年度に行った増殖の光合成曲線による生理学的な解析を発展させ、強光環境で増殖阻害を増長する培養条件を探索した。その結果、本来C. tepidumの光合成反応で電子源として利用される硫化物の濃度依存的に増殖阻害が発生することがわかった。高濃度の硫化物存在下では、至適な光環境でも増殖阻害が発生した。カロノテイド配糖体を欠損しているcruC変異株でより顕著な表現型が見られ、嫌気的な光阻害が硫化物の代謝過程と関連していることが示唆された。硫化物濃度を上昇させても、培養初期の増殖は抑えられておらず、硫化物を酸化して生成される中間代謝物が原因物質と考えられた。

我们已经分析了在绿硫细菌叶绿素tepidum中发生的厌氧光抑制现象的机制。上一年的研究结果表明，缺乏颈二肽糖苷的CRUC突变体在高光下表现出增殖抑制，这比野生菌株更为明显。由于类胡萝卜素糖苷位于tepidum c. tepidum内的光合作用反应中心（RC）复合物，因此通过超高速度瞬时吸收光谱法研究了纯化的RC复合物中涉及类胡萝卜素糖苷的光化学反应。结果表明，tepidum rc C. C. coppeips可以通过菌氯酚的光激发类胡萝卜素产生三联激发态（CAR-T1）。瞬态吸收光谱的动力学分析估计，CAR-T1的产生在纳秒级的阶数具有时间常数。据认为，细菌氯植物的三胞胎激发态是作为前体产生的，但是生产反应比先前报道的机制快，表明存在未知的反应途径。同时，我们使用上一年进行的光合曲线进行了生长分析，并探索了在强光环境中增加生长抑制的培养条件。结果，发现生长抑制是以硫化物的浓度依赖性方式发生的，硫化物最初用作tepidum的光合作用反应中的电子源。在高浓度硫化物的情况下，即使在最佳光线环境中也会发生生长抑制作用。在缺乏颈二肽糖苷的CRUC突变体中发现了更明显的表型，这表明厌氧光抑制与硫化物代谢过程有关。即使硫化物的浓度升高，也没有抑制培养早期的生长，并且通过硫化物氧化产生的中间代谢产物被认为是因果物质。

项目成果

緑色硫黄細菌の反応中心に対するフィロキノンの効果：フェムト秒過渡吸収スペクトル解析

叶绿醌对绿硫细菌反应中心的影响：飞秒瞬态吸收光谱分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 日名子 一起;山本 哲也;稲垣 知実;杉原 敬太;帆足 征峻;浅井 智広;長澤 裕
• 通讯作者: 長澤 裕

ヘリオバクテリア光合成反応中心におけるエネルギー移動および電子移動機構

日光细菌光合反应中心的能量转移和电子转移机制

• 发表时间: 2021
• 作者: 小島 理沙;山元 颯太;浅井 智広;野原 大暉;小澄 大輔;大岡 宏造
• 通讯作者: 大岡 宏造

緑色硫黄細菌反応中心の表在性サブユニット結合に対する塩濃度とpHの影響

盐浓度和pH值对绿硫细菌反应中心表面亚基结合的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: 稲垣 知実;吉野 晴貴;寺内 一姫;浅井 智広
• 通讯作者: 浅井 智広

緑色硫黄細菌の光合成反応中心複合体での三重項カロテノイドの生成

绿硫细菌光合反应中心复合体生产三重态类胡萝卜素

• 发表时间: 2022
• 作者: Okegawa Yuki;Tsuda Natsuki;Sakamoto Wataru;Motohashi Ken;浅井 智広，木田 雅俊，稲垣 知実，小澄 大輔
• 通讯作者: 浅井 智広，木田 雅俊，稲垣 知実，小澄 大輔

Effect of Phylloquinone on Green Sulfur Bacterial Reaction Center Studied by Femtosecond Transient Absorption Spectroscopy

飞秒瞬态吸收光谱研究叶绿醌对绿硫细菌反应中心的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: K. Hinago;T. Inagaki;T. Yamamoto;M. Hoashi;K. Sugihara;C. Azai;Y. Nagasawa
• 通讯作者: Y. Nagasawa