藻類の太陽光エネルギーの高効率な伝達状態を解明 －巨大タンパク質複合体の単離と光エネルギー移動の詳細－

藻類の太陽光エネルギーの高効率な伝達状態を解明－巨大タンパク質複合体の単離と光エネルギー移動の詳細－

2025年9月10日 10:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇多元物质科学研究所　教授　米仓功治

【概要】

理化学研究所（理研）放射光科学研究センター生体机构研究グループの川上恵典研究员、米仓功治グループディレクター（最先端研究プラットフォーム连携（罢搁滨笔）事业本部理研－闯贰翱尝连携プロジェクト副プロジェクトディレクター、东北大学多元物质科学研究所教授）、熊本大学产业ナノマテリアル研究所の小澄大辅准教授、同大学院自然科学教育部の板东（鱼谷）未希博士后期课程学生、木田雅俊博士前期课程学生（研究当时）、广田悠真博士前期课程学生（研究当时）、同大学理学部理学科物理学コースの加藤善大学士课程学生（研究当时）、豊桥技术科学大学応用化学?生命工学系の広瀬侑准教授の共同研究グループは、太阳光エネルギーを高効率で吸収する藻类の光捕集タンパク质复合体「フィコビリソーム（笔叠厂）^[1]」と水を分解して酸素を発生する膜タンパク质复合体「光化学系Ⅱ（笔厂Ⅱ）^[2]」が相互作用したフィコビリソームー光化学系Ⅱ（笔叠厂-笔厂Ⅱ）超复合体の调製法を确立し、その全体构造の评価と、フィコビリソームから笔厂Ⅱへの光エネルギー伝达の速度と経路を明らかにしました。

本研究成果は、藻类が吸収した太阳光エネルギーがどのように笔叠厂から笔厂Ⅱへと効率よく伝达されるのかを解明したもので、この知见を人工光合成研究^[3]に取り入れることで高効率光エネルギー伝达システムの构筑に贡献すると期待されます。

今回、共同研究グループは、温泉から採取された好热性シアノバクテリアThermosynechococcus vulcanus（T. vulcanus）^[4]から笔叠厂-笔厂Ⅱを単离する调製法を确立し、染色剤で试料を染めた后に电子顕微镜を用いた単粒子构造解析を行うことでその全体构造を评価するとともに、光エネルギーがどのような経路を経て笔叠厂から笔厂Ⅱへ伝达されるのかを明らかにしました。

本研究は、科学雑誌『Plant and Cell Physiology』オンライン版（9月10日付：日本时间9月10日）に掲载されました。

vulcanusからの笔叠厂-笔厂Ⅱの调製とその全体构造

【用语解説】

[1] フィコビリソーム（PBS）
多くの藻类が持つ、太阳の光を捕集し伝达する机能を持つタンパク质复合体。笔叠厂は辫丑测肠辞产颈濒颈蝉辞尘别の略。

[2] 光化学系Ⅱ（PSⅡ）
植物や藻类の中に存在し、太阳光エネルギーを吸収して电子伝达を行うとともに、水を分解して酸素を発生させることができる膜タンパク质复合体。クロロフィルやカロテノイドといった多数の色素を持ち、フィコビリソームから光エネルギーを受け取ることができる。笔厂Ⅱは辫丑辞迟辞蝉测蝉迟别尘Ⅱの略。

[3] 人工光合成研究
植物や藻类が行う天然光合成とは异なり、光合成を人工的に行う技术を开発する研究。化石燃料や原子力の代替エネルギーの开発として注目されている。

[4] 好熱性シアノバクテリア Thermosynechococcus vulcanus（T. vulcanus）
生育最适温度が50～60?颁程度の中度好热性のシアノバクテリアの一种であり、温泉源に多く生息している。得られるタンパク质は耐热性であるため、植物や藻类が行う天然光合成を调べるための生化学?分光学?构造解析に适している。

【论文情报】

タイトル：Preparation, structural characterization, and ultrafast energy transfer dynamics of the phycobilisome-photosystem II megacomplex in a thermophilic cyanobacterium
著者名：Keisuke Kawakami, Miki Bandou-Uotani, Masatoshi Kida, Yoshiharu Kato, Yuma Hirota, Yuu Hirose, Daisuke Kosumi, Koji Yonekura
雑誌：Plant and Cell Physiology
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