始源的藍色細菌Gloeobacter violaceusの光合成系の解析 -藍色細菌の誕生・進化・多様性の基礎

16S rRNA塩基配列に基づく系統性の検討の結果、シアノバクテリアの中で最も早く分岐したと考えられる種、Gloeobacter violaceusについて、光合成系の特徴を明らかにした。(1)光化学系Iクロロフィルaからの蛍光が観測されないことは既に昨年明らかにしたが、その欠落の原因をタンパク質のリガンドとの相互作用にあるという仮説の下に、系I蛍光が観測されているSynechocystis sp. PCC 6803との間でアミノ酸配列を比較したが、違いはまったく検出されなかった。したがって解析には結晶構造を調べる必要があることが判明した。(2)光合成系の最も基本となる指標である光化学系の構成を、「鍵色素」の定量によって行った。「鍵色素」とは、反応中心と化学量論的に存在するフェオフィチンとクロロフィルa'である。25度で生育した細胞ではPS I/PS II比が約3で、他のシアノバクテリアとほぼ同じであったが、35度で生育した細胞ではこの比が6を越え、細胞膜中ではほぼPS Iで占められるという結果を得た。これはシアノバクテリアの常識を覆す結果で、今後、電子顕微鏡などによる直接観察でさらに確認を続けることとした。(3)G violaceusに特異的に存在するカロテノイド、オシラザンチンから系Iへのエネルギー移動効率を測定する予定であったが、蛍光に代わる系I活性の指標を捜すことが困難で、解析はできなかった。(4)この生物の全ゲノム配列が決定されたので、光合成に関連した遺伝子の探索を行った。全塩基数は4.3MBpとSynechocystis sp. PCC 6803に比較して約0.6MBpほど大きく、初期に分化した時に、多くの遺伝子を持ち、時間の経過と共に単純化していくという単細胞シアノバクテリアの戦略が理解された。

16S rRNA塩基配列に基づく系統性の検討の結果、シアノバクテリアの中で最も早く分岐したと考えられる種、Gloeobacter violaceusについて、光合成系の特徴を明らかにした。(1)光化学系Iクロロフィルaからの蛍光が観測されないことは既に昨年明らかにしたが、その欠落の原因をタンパク質のリガンドとの相互作用にあるという仮説の下に、系I蛍光が観測されているSynechocystis sp. PCC 6803との間でアミノ酸配列を比較したが、違いはまったく検出されなかった。したがって解析には結晶構造を調べる必要があることが判明した。(2)光合成系の最も基本となる指標である光化学系の構成を、「鍵色素」の定量によって行った。「鍵色素」とは、反応中心と化学量論的に存在するフェオフィチンとクロロフィルa'である。25度で生育した細胞ではPS I/PS II比が約3で、他のシアノバクテリアとほぼ同じであったが、35度で生育した細胞ではこの比が6を越え、細胞膜中ではほぼPS Iで占められるという結果を得た。これはシアノバクテリアの常識を覆す結果で、今後、電子顕微鏡などによる直接観察でさらに確認を続けることとした。(3)G violaceusに特異的に存在するカロテノイド、オシラザンチンから系Iへのエネルギー移動効率を測定する予定であったが、蛍光に代わる系I活性の指標を捜すことが困難で、解析はできなかった。(4)この生物の全ゲノム配列が決定されたので、光合成に関連した遺伝子の探索を行った。全塩基数は4.3MBpとSynechocystis sp. PCC 6803に比較して約0.6MBpほど大きく、初期に分化した時に、多くの遺伝子を持ち、時間の経過と共に単純化していくという単細胞シアノバクテリアの戦略が理解された。