近大,タンパク質に結合した色素を葉緑素に変換

近畿大学は,植物の祖先にあたるバクテリア(光合成細菌)で働く色素を,タンパク質に結合した状態のままで植物で働く葉緑素に変換することに成功した(ニュースリリース)。

光合成は太陽光を効率よく変換する反応で,地球上の食糧,エネルギー,環境維持に重要な役割を果たしており,光を吸収する色素がタンパク質に結合することで効率よく反応を進めている。現在地球上に繁栄している植物や藻類は,葉緑素(クロロフィル)を含んでおり,太陽光の大部分を占める目に見える光(可視光)を有効に利用することができる。

しかし,その祖先にあたるバクテリアに含まれる色素(バクテリオクロロフィル)は可視光をほとんど吸収できない。光合成生物は進化の過程でクロロフィルを獲得し太陽光をうまく利用しはじめたと考えられるが,その獲得メカニズムは明らかになっていない。

今回,研究グループは,光合成を行なうバクテリアの中で光を吸収しているタンパク質をそのまま酸化的条件で反応させることで,タンパク質内のバクテリオクロロフィルを効率よくクロロフィルに変換することに成功した。

この色素変換によって,このタンパク質は可視光を効率よく利用できるようになり,またこの変換はタンパク質の構造を壊すことなく進行することが明らかになった。今回の研究はバクテリアの光合成タンパク質が酸化的条件で葉緑素を獲得し光利用効率を変えることが可能なことを実験的に示すことに成功した初めての例という。

この結果から,植物の祖先にあたるバクテリアに含まれるバクテリオクロロフィルが地球環境の変化(酸素発生による酸化的環境の形成)によって化学的に葉緑素タイプの色素に変換され,その後の適応段階で色素を合成する酵素や色素結合タンパク質の進化が起こり,現在の光合成に至った可能性が示唆された。

研究グループは,今回の研究の成果を発展させることで,光合成が利用できる光を調節し,光合成生物を植物工場などの人工的な光に適応させ生産量を増加させるといった応用が期待できるとしている。

キーワード:

関連記事

  • 阪大など、藻類の新たな光利用の仕組みをクライオ電子顕微鏡で解明

    大阪大学、大阪公立大学、チェコ  南ボヘミア大学、伊 ピサ大学は、クライオ電子顕微鏡法により真正眼点藻Trachydiscus minutusの光合成アンテナrVCPの立体構造を2.4Åの高分解能で解明した(ニ…

    2026.03.03
  • 農研機構、市販の装置で葉の光合成速度を高速・高精度に推定する手法を開発

    農業・食品産業技術総合研究機構(農研機構)は、市販の軽量・小型装置による測定と数理モデルを組み合わせ、葉の光合成速度を高速かつ高精度に推定する手法を開発した(ニュースリリース)。 光合成速度の測定は約100年前から始まり…

    2026.02.27
  • 京大など、藻類の光合成ターボエンジンを制御する「ブレーキ」を発見

    京都大学、理化学研究所、京都女子大学は、光合成におけるCO2濃縮メカニズムを、不要な時に抑制する「ブレーキ役」のタンパク質「CBP1」を発見した(ニュースリリース)。 水中の微細藻類は、「CO2濃縮機構(CCM)」という…

    2026.02.19
  • 北里大と昭和薬科大、折れ曲がった分子構造を有する新規有機発光色素を設計・開発

    北里大学と昭和薬科大学は、チアントレンをクマリンに融合した折れ曲がった分子構造を有する新規有機発光色素(6,7-BDTC)を設計・開発した(ニュースリリース)。 クマリンは医薬・生体関連分野から光機能性材料に至るまで幅広…

    2026.02.10
  • 東大など、サンゴ白化の異なるメカニズムを発見

    東京大学と神戸大学は、造礁サンゴであるウスエダミドリイシを用いた共同実験から、高温による白化と栄養不足による白化では、共生藻の光合成との関係が大きく異なることを確認した(ニュースリリース)。 サンゴ礁は、多くの海洋生物に…

    2026.01.05

新着ニュース

人気記事

編集部おすすめ

  • オプトキャリア