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極限環境下に生きる光合成微生物の生存戦略の解明―その分光学と構造生物学的研究

阐明极端环境下光合微生物的生存策略——光谱与结构生物学研究

基本信息

批准号：
20H02856
负责人：
大友征宇
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Ibaraki University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02856/
关键词：
光合成光捕集光電変換

项目摘要

光合成細菌の最もコアな部分である光捕集反応中心超分子複合体(LH1-RC)は、特異な分光学的性質とユニークな立体構造をもつ。本研究では、様々な極限環境下に生きる光合成細菌（好熱、好冷、好塩、好アルカリ、好酸など）を用いて、(i)光捕獲と光電変換を司るLH1-RC複合体の特異な分光学的挙動の特定、(ii)過酷な生育条件にも耐えうる光合成膜とLH1-RCの構造安定性の評価、(iii)これらの分光学的特性と構造安定性をもたらす構造的要因の原子レベルでの解明を目的とする。本研究で得られる知見から、より実用性の高い高効率の集光アンテナと光電変換素子の作成ならびに人工光合成システムの構築に対して根拠となる設計指針を与える。本年度はこれまで最も良く研究され、光合成細菌のモデルとして用いられてきたRhodobacter (Rba.) sphaeroides由来の光捕集反応中心複合体LH1-RC二量体構造を決定し、詳細なキノン輸送経路を原子レベルで調べることを可能にした。二量体構造は単純に単量体が2個結合した形状ではなく、非対称な形をとり、構成する2つのLH1-RC単量体のキノンの出入口は、互いに位置やサイズが異なり、エネルギー変換の調節機能をもっている可能性が示唆された。さらに、LH1-RC単量体複合体から2021年に発見したprotein-Uは、欠損株のタンパク質精製実験から二量体の安定化効果があることがわかっていたが、今回新たな欠損株の立体構造を決定し、protein-Uが単量体の安定化にも役立っていることが明らかとなった。この成果は国際学術誌（Nature Communications 13, 1904; 2022）に掲載された。

The most important part of photosynthetic bacteria is the light harvesting reaction center supramolecular complex (LH1-RC), which has specific spectroscopic properties and three-dimensional structure. In this study, the photosynthetic bacteria (hot, cold, salty, acidic, acidic) were studied under extreme environments. ), (i) Light capture and photoelectric conversion, specificity of the LH1-RC complex, specificity of spectroscopy, (ii) Evaluation of structural stability of LH1-RC, which is resistant to excessively cool growth conditions and light-synthetic film, (iii) The spectroscopic characteristics and structural stability of the これらののatomic のベルでの Explain the purpose of the structure and stability をもたらす. In this study, we obtained a high-efficiency and high-efficiency light-concentrating photoelectric conversion element. Sub-made ならびにArtificial light synthesis システムのconstructed に対してroot 拠となるDesign pointer を and える. Rhodobacter (Rba.), the best research tool for this year's research, is the photosynthetic bacterium Rhodobacter (Rba.) The origin of sphaeroides is the light-trapping reaction center complex LH1-RC binary structure. Two-dimensional body structure: pure and simple single body, 2 combinations, ではなく, non-symmetrical な-shaped をとり, constitute 2-dimensional body LH1-RCのキノンの口は、mutual position やサイズがdifferentなり、エネルギー変changeのadjustable function をもっているpossibility がshow唆された.さらに, LH1-RC unitary complex から2021 に発见したprotein-Uは, のタンパクquality refined 実験からtwo-unit の stabilizing effect があることがわかっていたが、This return of the new たな尧loss strainのthree-dimensional structureをdeterminationし、pro tein-Uが単体の stabilization にも伪っていることが明らかとなった. The results of the international academic journal (Nature Communications 13, 1904; 2022) are published in the journal.

项目成果

期刊论文数量（15）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Direct injection of pigment-protein complexes and membrane fragments suspended in water from phototrophs to C18 HPLC

将来自光养生物的色素-蛋白质复合物和悬浮在水中的膜片段直接注射到 C18 HPLC

DOI：
10.1007/s11120-020-00735-w
发表时间：
2020
期刊：
Photosynthesis Research
影响因子：
3.7
作者：
Takaichi Shinichi;Okoshi Akira;Otomo Seiu;Misumi Masahiro;Sonoike Kintake;Harada Jiro
通讯作者：
Harada Jiro

Lycopene-Family Carotenoids Confer Thermostability on Photocomplexes from a New Thermophilic Purple Bacterium

番茄红素家族类胡萝卜素赋予新型嗜热紫色细菌的光复合物热稳定性

DOI：
10.1021/acs.biochem.0c00192
发表时间：
2020
期刊：
Biochemistry
影响因子：
2.9
作者：
Seto Ryuta;Takaichi Shinichi;Kurihara Toshiyuki;Kishi Rikako;Honda Mai;Takenaka Shinji;Tsukatani Yusuke;Madigan Michael T.;Wang-Otomo Zheng-Yu;Kimura Yukihiro
通讯作者：
Kimura Yukihiro

Salt- and pH-Dependent Thermal Stability of Photocomplexes from Extremophilic Bacteriochlorophyll b-Containing Halorhodospira Species.