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

嗜极光合微生物的三重抗性和利用近红外光的分子策略

• 批准号: 22K06144
• 负责人: 木村 行宏
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06144/
• 关键词: 極限環境微生物; ３重耐性; 近赤外光; Hlr. halochloris; 紅色光合成細菌; 光捕集１反応中心複合体

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。

The red photosynthetic bacteria are capable of producing light trapping and charge separation systems (LH1-RC) from near red light to near red light, and from low to high light trapping and charge separation systems to near red light to near red light. In this study, Hlr. Halochloris has three layers of tolerance (heat resistance, heat resistance, and heat resistance) and molecular mechanisms for the utilization of near-red light. halochloris、Hlr. abdelmalekii, Blc. tepida, Blc. viridis), a comparative study, physico-chemical methods, analytical methods, CryoEM, structural analysis, and structural analysis. The detailed molecular structure of halochloris is characterized by heat resistance, heat resistance, heat resistance and low molecular absorption. Specifically,(1) three-fold tolerance identification by visible near-infrared spectroscopy and differential thermal analysis,(2) identification of LH1-RC structural transformation dependent on concentration and pH by perfusion induced ATR-FTIR spectroscopy,(3) analysis of LH1-RC interaction dependent on concentration and pH by isothermal titration thermal analysis (ITC), and (4) identification of LH1-RC structural transformation dependent on concentration and pH by Cryo-EM structural analysis. This year, the three-fold tolerance test center of the visible near-infrared spectroscopy method, the LH1-RC internal resistance test center and the peripheral electrostatic charge test center of the three-fold tolerance test center are proposed. The results were published in The Journal of Physical Chemistry and Microorganisms. (2) The microstructural transformation of LH1-RC in the case of pH change and concentration change is discussed in the case of temperature change and temperature change. 3. A large number of samples are prepared to ensure that the problem is solved, and the next year's concentration is determined. 4. The present, joint research, first analysis, progress, and progress.

项目成果

Electrostatic charge controls spectral properties and thermal stabilities of LH1-RCs from triply extremophilic Halorhodospira halochloris

静电荷控制来自三重极端嗜盐盐螺菌的 LH1-RC 的光谱特性和热稳定性

• 发表时间: 2022
• 作者: Yukihiro Kimura;Kazuna Nakata;Shingo Nojima;Shinji Takenaka;Michael T. Madigan;Zheng-Yu Wang-Otomo
• 通讯作者: Zheng-Yu Wang-Otomo

好極限性紅色細菌Halorhodospira halochlorisにおける低エネルギー吸収特性および３重耐性の分子機構

极端极端紫色细菌盐绿盐杆菌低能量吸收特性和三重抗性的分子机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 中田和菜、能島紳吾、竹中慎治、Madigan;M.T.、大友征宇、木村行宏
• 通讯作者: M.T.、大友征宇、木村行宏

南イリノイ大学(米国)

南伊利诺伊大学（美国）

Advances in the Spectroscopic and Structural Characterization of Core Light-Harvesting Complexes from Purple Phototrophic Bacteria

• DOI: 10.1021/acs.jpcb.2c06638
• 发表时间: 2023-01-03
• 期刊: JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B
• 影响因子: 3.3
• 作者: Kimura, Yukihiro;Tani, Kazutoshi;Wang-Otomo, Zheng-Yu
• 通讯作者: Wang-Otomo, Zheng-Yu