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酸素の発生を伴わない光合成の謎を解明

2021.9. 1

研究の概要


 三重大学大学院医学系研究科の谷一寿特任教授、溝口明教授、茨城大学大学院理工学研究科、沖縄科学技術大学院大学のBruno Humbel博士らは、光合成細菌の光合成モデルとして研究が進んでいる細菌の一種Rhodospirillum rubrum(ロドスピリラム・ルブルム)の「膜タンパク質コア光捕集複合体」をクライオ電子顕微鏡により立体的に可視化することに成功しました。光捕集複合体は、光合成細菌が光エネルギーを集め、電子変換し、伝達することを可能にしている膜たんぱく質で、特に、今回は、駆虫剤ターゲット候補としても注目されているロドキノンが膜タンパク質の脂質内で結合した状態で可視化できた世界でも数少ない例となります。
 また、光捕集複合体の流入出経路を示唆することにより、光の捕集からキノンを介した電子伝達の経路を明らかにすることもできました。さらに、これまでに構造が解明されていた複合体は、Ca2+のある環境下で安定化していましたが、本複合体はCa2+がなくても安定する相互作用を備えていることが初めてわかりました。
 三重大学、茨城大学、沖縄科学技術大学院大学、中国科学院植物研究所、神戸大学、南イリノイ大学の共同研究によるこの成果は、生化学分野の世界的な学術誌「Biochemistry」にオンライン掲載されました。


 図:コア光捕集複合体をペリプラズム側から斜めに見た構造
   矢印で指した部分がロドキノン(緑球状モデル)


掲載誌: Biochemistry, vol. 60, p. 2483-2491
掲載日: 2021/7/29 (On line版)
(https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.biochem.1c00360)
論文タイトル: Cryo-EM Structure of the Photosynthetic LH1-RC Complex from Rhodospirillum rubrum
著者:  Kazutoshi Tani, Ryo Kanno, Xuan-Cheng Li, Malgorzata Hall, Long-Jiang Yu, Yukihiro Kimura, Michael T. Madigan, Akira Mizoguchi, Bruno M. Humbel, and Zheng-Yu Wang-Otomo


本研究は、国立研究開発法人日本医療研究開発機構(AMED)創薬等ライフサイエンス研究支援基盤事業(BINDS)JP21am0101118, JP21am0101116等の支援を受けて実施されました。

 詳しくはこちらをご覧ください。


研究者情報


   

三重大学大学院医学系研究科 特任教授
谷 一寿(Kazutoshi Tani)
専門分野:構造生物学

三重大学大学院医学系研究科 教授
溝口 明(Akira Mizoguchi)
専門分野:電子顕微鏡(解剖学)

茨城大学大学院理工学研究科 教授
大友 征宇(Seiu Otomo)
専門分野:構造生物化学