研究助成
2021年度 生命科学研究助成
光化学系Iの多様性と分子進化の解明
| 研究題目 | 光化学系Iの多様性と分子進化の解明 |
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| 年度/助成プログラム | 2021年度 生命科学研究助成 |
| 所属 | 岡山大学 異分野基礎科学研究所 |
| 氏名 | 加藤 公児 |
| キーワード | 構造生物学 / 光化学系I / 光合成 / クライオ電子顕微鏡 / 電子伝達 |
| 研究結果概要 | 本研究では灰色藻 Cyanophora paradoxa（以下、シアノフォラ）から光化学系Iを単離し、その立体構造をクライオ電子顕微鏡単粒子構造解析により3.8Å分解能で決定した。シアノフォラPSIは、PSIの二量体が二つ結合したダイマーオブダイマーの状態で四量体を形成していた。この四量体構造は、PsaLおよびPsaKとよばれるサブユニットが他の光合成生物と異なる構造に由来することを見出した。シアノバクテリアのPSI四量体や三量体と比較すると、単量体間の結合様式が異なっていた。また、時間分解蛍光分光法により励起エネルギー伝達について解析した結果、シアノフォラPSI四量体とシアノバクテリアPSI四量体とでは励起エネルギー伝達に明確な差異が見られた。本研究では真核光合成生物の中でより原始的な位置づけにあるシアノフォラのPSIの立体構造を明らかにし、PSIの立体構造だけに着目すれば、シアノフォラは光合成原核生物であるシアノバクテリアと光合成真核生物の中間に位置づけられるのかもしれない。このように、本研究成果は光合成生物の進化を紐解くうえで重要な契機になったと考えられる。 |
| 公表論文 | 1, The structure of PSI-LHCI from Cyanidium caldarium provides evolutionary insights into conservation and diversity of red-lineage LHCs PNAS, 121, e2319658121 (2024) 2, Structure of a monomeric photosystem I core associated with iron-stress-induced-A proteins from Anabaena sp. PCC 7120. Nature communications, 14, 920 (2023) 3, Structural basis for the absence of low-energy chlorophylls in a photosystem I trimer from Gloeobacter violaceus. eLife, 11, e73990 (2022) 4, Structure of a tetrameric photosystem I from a glaucophyte alga Cyanophora paradoxa. Nature communications, 13, 1679 (2022) |