岡山大,光合成装置が集積する細胞内の膜構造に知見

岡山大学の研究グループは,原始的なシアノバクテリアであるグレオバクターが,チラコイド膜がないにも関わらずVIPP1タンパク質を持っていることに着目し,チラコイド膜形成能には,末端に付加されたVcと呼ばれる領域が不可欠であることを明らかにした(ニュースリリース)。

光合成は,植物が太陽光を利用して二酸化炭素を有機物に変換し,その過程で酸素を放出する生命現象であり,地球の大気組成や生態系の維持に欠かせない役割を果たしている。

この反応の場となるチラコイド膜は,光合成装置が集積する細胞内の膜構造であり,光エネルギーを効率的に変換するために極めて重要。その形成や維持には専用のタンパク質であるVIPP1が関与しているが,進化的起源は十分に解明されていなかった。

研究グループは,原始的なシアノバクテリアである,グレオバクター(Gloeobacter violaceus)が,チラコイド膜がないにも関わらずVIPP1タンパク質を持っていることに着目した。グレオバクターのVIPP1は,高等植物においてもチラコイド膜の形成を可能にすることが分かったが,このチラコイド膜形成能には,末端に付加されたVcと呼ばれる領域が不可欠であることが明らかになった。

また,VcはVIPP1に特徴的な配列と考えられていたが,詳細な解析から,乾燥や高温といった極限環境に生息する古細菌などの祖先型のタンパク質にも付加されていることが分かり,光合成に限らない膜保護機構として,進化的に獲得されてきたことが示された。

研究グループは,これらの成果は,光合成膜の進化において,膜の維持と保護が先行して確立された可能性を示唆しており,将来的には,チラコイド膜の強化による植物の環境耐性や光合成効率の向上を目指した応用が期待されるとしている。

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