海洋細菌の光利用戦略ーアンテナ色素によるロドプシンの高効率な光受容機構の検証ー

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西部北太平洋から分離した海洋細菌Tenacibaculum sp. SG-28を対象とし、SG-28株の持つプロテオロドプシン（以下：TsPR）のカロテノイド色素との結合能について調べた。大腸菌を用いた異種発現系を適用してTsPRをHisタグにより精製し、SG-28株の細胞懸濁液から抽出したカロテノイド色素を添加した。その後、再度精製し、吸収スペクトルを測定した。その結果、TsPRはSG-28株が産生したゼアキサンチンと結合することを見出した。また、同サンプルを用いてCDスペクトル、および励起スペクトルを測定した結果、TsPRと結合したゼアキサンチンは自身が受容した光エネルギーをレチナールに転移する、集光アンテナとして機能することを発見した。次に、集光アンテナを備えるPRが多くの海洋細菌に共通する仕組みか否かを調べた。データベースより海洋細菌のPRのアミノ酸配列を取得し、系統樹を作成すると、SG-28株を含むBacteroidetes門のPRは単系統を形成することが分かった。さらに、PRの立体構造を情報解析を用いて予測すると、Bacteroidetes門のPRは全て集光アンテナを持つ上で必要な有窓構造を形成することを見出した。一方で他の分類群の海洋細菌のPRは有窓構造を形成しないことから、集光アンテナを持つPRはBacteroidetes門に共通する機構だと予想された。