極限環境光合成微生物における３重耐性化と近赤外光利用の分子戦略

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紅色光合成細菌は近赤外光を光電変換する光捕集・電荷分離システム（光捕集１反応中心複合体：LH1-RC）を備えており、低いエネルギーを高いエネルギーに変換するuphill型エネルギー移動により近赤外光をエネルギー源とした光ー物質変換を営んでいる。本研究では、極限環境光合成微生物Hlr. halochlorisの３重耐性（耐熱性、耐塩性、耐アルカリ性）および近赤外光利用の分子機構を明らかにするため、BChl bを集光色素とする紅色光合成細菌（Hlr. halochloris、Hlr. abdelmalekii, Blc. tepida, Blc. viridis）を比較対象として、物理化学的手法による解析ならびにCryoEMによる構造解析を組み合わせ、Hlr. halochlorisの耐熱化、耐塩化、耐アルカリ化、低エネルギー吸収特性の詳細な分子機構を明らかにすることを目的としている。具体的には、①可視近赤外分光法および示差走査熱量分析法による３重耐性の検証、②灌流誘起ATR-FTIR分光法による塩濃度およびpH依存的LH1-RC構造変化の検出、③等温滴定熱量分析(ITC)による塩濃度およびpH依存的LH1-RC相互作用変化の解析、④Cryo-EM構造解析による塩濃度およびpH依存的LH1-RC構造の解明の４つのサブテーマを遂行している。今年度は①の可視近赤外分光法による３重耐性の検証を中心的に行い、LH1-RC内部および周辺の静電荷によって３重耐性が制御されているメカニズムを提唱した。これらの成果は学術雑誌２報（The Journal of Physical Chemistry BおよびMicroorganisms）に掲載された。②では、塩濃度およびpH変化によるLH1-RCの微小な構造変化の検出にまでは至っておらず、引き続き条件検討を続けている。③については試料の大量調製およびマシンタイム確保の問題があり、次年度以降に集中的に進める予定である。④については現在、共同研究先と解析を進めている。