静岡大学
岡山大学
理化学研究所

【研究のポイント】

• 酸素発生型光合成の初期過程である光捕集に関与するフィコビリソーム（PBS）は、太陽光を捕集し、光化学系タンパク質に伝達します。
•  本研究は、鉄欠乏環境で培養されたシアノバクテリアから、光化学系I複合体（PSI）にPBSが結合した超複合体を精製することに成功しました。
• 鉄欠乏条件によりPBSとPSIが強固に結合することを見出しました。

【研究概要】
　静岡大学農学部の長尾遼准教授の研究グループは、岡山大学の沈建仁教授、理化学研究所の堂前直ユニットリーダーらと共に、鉄欠乏条件下で培養したシアノバクテリアAnabaena sp. PCC 7120（以下、アナベナ）から、PSIにPBSが結合した、PSI単量体－PBSとPSI二量体－PBSの二種類の超複合体を精製し、それらの分子特性を明らかにしました。鉄が添加された通常培養条件では、PSI-PBS超複合体の精製が困難であり、これは両者の相互作用が弱いためだと考えられます。本研究により、鉄欠乏環境によってPBSとPSIの強固な結合が誘導されることを初めて見出しました。
　PBSはほぼすべてのシアノバクテリアに備わっており、太陽光獲得に貢献します。本研究で発見した鉄欠乏誘導によるPBSとPSIの相互作用強化は、多くのシアノバクテリアに備わっているのか、もしくはアナベナに特有なのか、現時点では不明です。このような栄養飢餓によって誘導する未知の分子機構の解明は、光合成生物の光捕集の適応機構に迫る研究へとつながることが期待されます。
　なお、本研究成果は、2023年6月30日に、エルゼビアの発行する国際雑誌「Biochimica et Biophysica Acta - Bioenergetics」に掲載されました。

研究者コメント

光合成に関与するタンパク質の特性を理解するためには、細胞から抽出して精製する必要があります。PBSはとても不安定なタンパク質であり、細胞を破壊することでバラバラになってしまいます。今回、鉄欠乏という特殊な条件でアナベナを培養することで、PBSとPSIが強固に結合することを偶然発見しました。これまでの常識だけを信じて研究していたら、決して発見することのない希少な現象と出会うことができました。

静岡大学農学部　 准教授・長尾遼（ながおりょう）

■論文情報
掲載誌名: Biochimica et Biophysica Acta - Bioenergetics
論文タイトル: Tight association of CpcL with photosystem I in Anabaena sp. PCC 7120 grown under iron-deficient conditions
著者: Shota Shimizu, Haruya Ogawa, Naoki Tsuboshita, Takehiro Suzuki, Koji Kato, Yoshiki Nakajima, Naoshi Dohmae, Jian-Ren Shen, Ryo Nagao
DOI: https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2023.148993

＜詳しい研究内容について＞
鉄欠乏条件で誘導するフィコビリソームと光化学系I複合体の強固な結合

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