光合成反応中心の分子機構の解明

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ヘリオバクテリアのキノンについては、ここ20年ほど研究がなされているものの、その存在すら確定していない。申請者は、予備的な実験ではあるが、3種類のヘリオバクテリアに異なるキノンが存在し、しかも従来の光合成生物のキノンとは構造が異なるらしいことを明らかにしつつある。これらのキノンが反応中心に存在することを証明するためには、無傷な反応中心標品の調製が必要となる。キノンの存在が証明できれば光合成研究の分野に大きなインパクトを与えると期待されている。申請者は反応中心標品の調整手法を検討し、3種類のヘリオバクテリアの反応中心を単離・精製し精密色素分析を行った。その結果、すべでのヘリオバクテリア反応中心標品からメナキノンの存在が確認できた。マススペクトルを測定しその構造決定行い、3種類それぞれ側鎖の異なるメナキノンが機能していることを示唆した。このことからヘリオバクテリアの二次電子受容体としてメナキノン機能していることを初めて明らかにした。Synechocystis mutantはC8位にエチル基ではなくビニル基がついたジビニルクロロフィルDV-Chlaを主要色素として酸素発生型光合成を行っている。これまでの研究でミュータントにDV-Chlαが存在することは明らかになっているが、反応中心の微量色素がどうなっているのか着目されていなっていなかった。そこで本研究で主要色素がDV-Chlαとなっているミュータントがどのような光化学系を持っているのか明らかにするために分析を行った。その結果、Synechocystis mutantは主要色素としてChlαでではなくDV-Chlα、微量色素としてChlα',PheαではなくDV-Chlα',DV-Pheαを持つことが初めて明らかとなった。