理研ら，コケ植物の光合成反応を担う「集光アンテナ調節機構」を解明

理化学研究所（理研），北海道大学，神戸大学，東京大学の共同研究グループは，コケ植物の光合成反応を担う光化学系タンパク質の解析を行ない，コケ植物特有の「集光アンテナ調節機構」を解明した（ニュースリリース）。

光合成反応は，植物の葉緑体で行なわれ，自然環境の維持と物質生産という重要な役割を担う。二酸化炭素を固定するために必要な還元力を作る光化学系Ⅰと，光エネルギーを利用して水を分解し酸素を発生する光化学系Ⅱは，葉緑体のチラコイド膜に存在するタンパク質複合体で，集光アンテナタンパク質から運ばれた光エネルギーを消費して光合成電子伝達系を駆動させ，エネルギー生産を行なう。

それぞれの光化学系の反応効率を高めるため，集光アンテナタンパク質が光エネルギーの供給量を調節している。これを「集光アンテナ調節機構」と呼ぶ。これまで，緑藻と陸上植物の集光アンテナタンパク質について盛んに研究が進められてきたが，進化的に陸上植物と緑藻の中間に位置するコケ植物の集光アンテナタンパク質については研究が進んでいなかった。

共同研究グループは，進化的に緑藻と陸上植物の間に位置するコケ植物「ヒメツリガネゴケ」のチコライド膜を分離精製し，解析を行なった。その結果，ヒメツリガネゴケのチラコイド膜には，陸上植物型と緑藻型の2種類の光化学系Ⅰ複合体が存在することが分かった。また，ヒメツリガネゴケにのみ存在が確認されているlhcb9と呼ばれる集光アンテナタンパク質が，藻型光化学系Ⅰ複合体の形成に重要であることも分かった。

ゲノム情報が公開されている全ての光合成真核生物の集光アンテナタンパク質との進化的な関係を調べたところ，ヒメツリガネゴケが持つLhcb9は，その元となる遺伝子を自らの祖先ではなく，緑藻の祖先から水平伝播によって獲得していたことが示唆された。そのため，ヒメツリガネゴケは緑藻型光化学系Ⅰ複合体を持っていると考えられるという。

陸上植物型と緑藻型の2つの光化学系Ⅰ複合体を持つことの進化的な意義は不明だが，植物が水中から陸上に進出する際の環境変化の中で，2つの光化学系Ⅰ複合体を持つことで電子伝達系によるエネルギー生産を助けていた可能性がある。研究グループは今回の成果から，進化の過程で獲得した新規の集光アンテナタンパク質が光合成反応の活性に影響を及ぼすことが分かったとしている。