光捕捉構造体のもつべき条件-フィコビリゾーム系による研究

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光合成生物の光捕捉構造体とエネルギー変換系との機能的な結合の条件を明らかにする目的で、ラン藻Anabaena variabilisのフィコビリゾームの115KDポリペプチド(アンカー蛋白)についての研究を行なった。フィコビリゾームおよびその亜粒子について、それらに含まれる115KDの蛋白分解酵素や抗115KD血清に対する反応性を比較し、115KDがフィコビリゾーム・コアの内部に埋っていて光合成膜との附着に直接関与している可能性は小さいことを明らかにした。亜粒子からフィコビリゾームを再構成させる際の抗115KD血清の作用や115KD分解の効果などから115KDはフィコビリゾーム・コア内の蛋白分子の集合の維持にはたらいていると思われる。このような知見をもとに、光合成系の光捕捉能を拡大する条件を模索し、以下のような方法でこれを達成しうることがわかった。即ち、フィコビリゾームを除去した光合成膜標品に115KDを含むアロフィコシアニン粒子(14.5S)を結合させ、これを核としてまずフィコビリゾーム・コアを形成させ、ついでフィコシアニン亜粒子を会合させると光合成膜・フィコビリゾーム複合体に類似した標品を得ることができ、この標品はその酸素発生活性に関する光強度依存性についてもとの標品よりも10倍程度光捕捉能が拡大されているのが見られた。この標品から分離したフィコビゾーム様構造は正常なフィコビリゾームよりも不均一であり、解離しやすいが、光捕捉機能に関する限り正常なものに近い機能を示している。単離したフィコビリゾームを光合成能に附着させた場合には光捕捉能の拡大はたいしたことはなく、フィコビリゾームのEnergy Sinkの位置で光合成膜に附着しないものが多いためと考えられる。