Structural study of photo energy conversion system of light harvesting complex from photobacterium

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可視光が届かないような湖底、温泉、海水から身近な田んぼにまで、広い棲息域で適応し高効率の光合成を行っている光合成細菌は、太陽光利用における恰好のモデル生物である。近縁種でも培養温度差や棲息環境が幅広いクロマチア科に焦点をあて、光合成の中心的役割を果たすコア光捕集-反応中心複合体（LH1-RC）の立体構造と機能相関に着目する。これらLH1-RCを比較することで、吸収帯の近赤外領域シフト、至適棲息温度、Caイオン存在/非存在下の安定性、反応中心RCより放出された電荷を伝達するキノン類の移動経路、といった最適化の特徴・仕組みを明らかにすることを目的としている。当該年度では、クライオ電子顕微鏡を用いて、クロマチア科の１つであるアロクロマチウム・テピダム由来のLH1-RCの立体構造を決定し、journal of biological chemistgry誌上に論文発表した（"A Ca2+-binding motif underlies the unusual properties of certain photosynthetic bacterial core light-harvesting complexes", Tani et al., 298:101967, doi:10.1016/j.jbc.2022.101967）。アロクロマチウム・テピダムのLH1サブニットは、アイソフォームに依存してCaイオン結合サイトと非結合サイトをもつ場合に分類される。今回、立体構造を決定できたことで、Caイオンが特異的に結合できる仕組みを明らかにした。また、発見したCaイオン結合に必須なアミノ酸配列の特徴は、Caイオンの結合性が実験的に確認されていない光合成細菌のLH1-RCにもみられることから、広範囲に採用されている可能性があることがわかった。