技科大ら,光合成に黄緑色光を使うための光スイッチを発見

豊橋技術科学大学,東京大学,生理学研究所らは,光合成に黄緑色光を利用するための新たな光スイッチを発見した(ニュースリリース)。

光合成を行なう細菌の一種であるシアノバクテリアは,世界中のあらゆる環境に生息している。シアノバクテリアは光を集めるためのアンテナタンパク質として,赤色光を吸収するフィコシアニン,緑色光を吸収するフィコエリスリン,黄緑色光を吸収するフィコエリスロシアニンの3種類を持つことが知られている。

これまで,フィコシアニンとフィコエリスリンの量が光スイッチによって調節されることは知られていたが,フィコエリスロシアニンの調節は報告例がなかった。

今回,研究グループは,フィコエリスロシアニンを調節するタイプの光スイッチを発見した。データベースに登録されたシアノバクテリアのゲノム情報を探索し,フィコエリスロシアニンと光スイッチを併せ持つシアノバクテリアの一群を特定した。さらに,そのうちの1株を培養し,フィコエリスロシアニンの量が光の色によって大きく調節されることを実験的に証明した。

さらに,約450株のシアノバクテリアのゲノム情報を詳細に解析したところ,このフィコエリスロシアニン調節型の光スイッチが約21億年以前にたった1度だけ誕生し,その後,シアノバクテリア同士の遺伝子の交換(水平伝播)によって進化してきたことを明らかにした。

また,光スイッチは,細胞同士が数珠のようにつながったシアノバクテリアに多く分布していた。これは,黄緑色光を吸収する量を調節することで,光合成に用いる光の色を細胞間で変え,光の奪い合いの競争を避けている可能性が考えられたという。

フィコシアニンやフィコエリスリンは天然由来の色素としてアイスクリーム等の食品着色料として使用されている。研究グループは,今回の研究の成果は,フィコエリスロシアニンの大量生産やそれを用いた新たな食品開発への応用や,光合成の改変による光エネルギー変化効率の向上,光照射によって生物の遺伝子の働きを制御する研究への応用が期待できるとしている。

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