静岡大ら,PSIにPBSが結合した超複合体を精製

静岡大学,岡山大学,理化学研究所は,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た(ニュースリリース)。

酸素発生型光合成は,太陽の光エネルギーを利用して水と二酸化炭素から有機物を合成し,副産物として酸素を発生する。シアノバクテリア,藻類,陸上植物が酸素発生型光合成を行なうことにより,酸素呼吸する生物は地球上で生活できている。

酸素発生型光合成を行う上で光捕集システムは欠かせない要素。PBSは,シアノバクテリアや紅藻が持つ巨大な光捕集タンパク質で,PBSは光を捕集し,そのエネルギーを光化学系タンパク質に渡す。

PBSと光化学系タンパク質の相互作用は弱いため,それらが結合した超複合体の精製は困難なことが知られている。したがって,PBS-光化学系タンパク質超複合体の分子特性は不明な点が多い。

研究グループは,鉄欠乏条件で培養したアナベナからPSI-PBS超複合体を精製することに成功した。アナベナのPSIは,四量体,二量体,単量体として生体中に存在しているが,今回,精製されたPSI-PBSは,生化学および分光学分析によって,PSI単量体-PBSとPSI二量体-PBSの二種類の超複合体であることが明らかになった。

質量分析の結果,PBSの構成成分であるCpcL,CpcC,CpcA,CpcBが検出された。また,Blue native PAGEによる分析から,PSI画分にCpcLが残っていることを見出した。

一般的には,PBSとPSIの相互作用は弱いため,Blue native PAGEにより,すべてのPBSの構成成分がPSI画分から除かれてしまう。しかし研究では,鉄欠乏条件でアナベナを培養することにより,CpcLとPSIの強固な結合を示した。

光合成生物の光捕集機構を明らかにすることは,光合成全体の作動原理の解明,さらには光エネルギー利用効率化へと発展していく。研究グループは,このような知見を人工光合成研究に取り入れることで,高効率光エネルギー伝達システムの構築が進展し,持続可能な社会の実現へ近づくことが期待できるとしている。

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