埼玉大学の研究グループは，光合成の環境ストレス耐性にペプチド伸長因子が重要な役割を果たすことを明らかにした（ニュースリリース）。
光合成は，光エネルギーを化学エネルギーに変換する反応だが，光エネルギー変換という役割とは逆に，強光に弱いという性質をもちあわせている。
なかでも，光エネルギー変換で中心的な役割を担っている光化学系II（PSII）は，光に対して感受性が高く，強光下では速やかに失活してしまう。この現象は光阻害と呼ばれ，光合成生物の生育を妨げる大きな要因になっている。
光によって損傷を受けたPSIIは，速やかに修復される。修復の過程では，損傷を受けた反応中心D1タンパク質が速やかに分解され，その後，新たに合成されたD1タンパク質がPSIIに挿入されてPSIIが再活性化されます。
PSIIの光阻害は，PSIIの損傷の速度がその修復の速度を超えた時に起こる。 一方，強光下では光化学系から大量の活性酸素が発生して，酸化ストレスが生じる。近年，研究グループらによって，活性酸素がPSIIの修復を抑制して光阻害を促進させることが明らかになった。
活性酸素の発生は，低温ストレスなど他の環境ストレスでも誘導されるため，活性酸素による修復阻害は，様々な環境ストレスに共通した阻害要因だと考えられる。しかし，活性酸素がどのようにPSII の修復を阻害するか，そのメカニズムは不明だった。
今回，タンパク質合成系を構成するペプチド伸長因子EF-GおよびEF-Tuが酸化傷害を受けるメカニズムや，これらのペプチド伸長因子の酸化が光合成に与える影響を詳細に解明した。ペプチド伸長因子にあえて酸化されやすいシステイン残基を保持することによって，酸化ストレス条件下でタンパク質合成を一時的に抑え，光合成を抑制する仕組みが存在することが見えてきた。この仕組みは，環境ストレスに対して光合成の恒常性を維持するための安全弁だと考えられる。
一方，改変型EF-Tuを発現させたシアノバクテリアをもとに，活性酸素消去系酵素の発現強化によって抗酸化能力を増強させると，活性酸素の発生量を低いレベルに保ちながら，PSIIの強光耐性を増大させられる。この“スーパーシアノバクテリア”は，強光下で高い増殖能力を有している。
この手法を，バイオ燃料など有用物質を生産するシアノバクテリア株や他の微細藻類に適用すれば，屋外環境など厳しいストレス条件下での有用物質の生産促進が期待される。また，この手法を農作物などに利用すると，その強光耐性や高温耐性，紫外線耐性などストレス耐性を高める技術開発に繋がるとしている。
