京大,光合成細菌の反応中心と集光アンテナタンパク質との複合体の構造を解明

京大の研究グループは,光合成細菌の反応中心と集光アンテナタンパク質との巨大複合体の構造を,X線結晶構造解析法によって解明した。

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光合成の最初の過程では,タンパク質である集光アンテナや光合成反応を行う反応中心(RC)などの光合成装置によって,光エネルギーが化学エネルギーに変換される。光合成細菌が持つ集光アンテナやRCは,高等植物が持つものよりも構造や構成が単純であり,理論的な研究や分光学的な研究にこれまでよく用いられてきた。

しかしながら,RCを取り巻くかたちで存在する光を集めるアンテナタンパク質(LH1)が結合した状態での構造は,これまで低い分解能でしか解明されていなかったために,効率的な集光や光エネルギー移動のメカニズムを解明するために必要であるLH1とRCの相互作用の様子や色素などの補因子の配置についての詳細が分かっていなかった。

この研究では,酸素を発生しない原始的な光合成をおこなう細菌にみられる光合成装置について,LH1とRCが形成する複合体(LH1−RC)の分子構造を,X線結晶構造解析の手法を用いてこれまでにない高い分解能で解析し,その結果,タンパク質や結合しているバクテリオクロロフィルなどの補因子の配置を精密に決定した。

アンテナで吸収された光エネルギーを高い効率でRCに伝える仕組みは論理的にはよく分かっていない。今後,今回の構造解析で得られた分子構造をもとにして光合成のエネルギー伝達に関する理論的な解明が待たれる。また,人工光合成における色素の分子集合体設計などに応用することが期待される。

詳しくは京都大学プレスリリースへ。