光捕集複合体フィコビリソームの単粒子構造解析 －藻類の太陽光エネルギーを吸収するタンパク質構造を解明－

　熊本大学産業ナノマテリアル研究所の小澄大輔准教授は、理化学研究所（理研）放射光科学研究センター利用技術開拓研究部門生体機構研究グループの川上恵典研究員、浜口祐研究員、米倉功治グループディレクター、理研環境資源科学研究センター技術基盤部門生命分子解析ユニットの鈴木健裕専任技師、堂前直ユニットリーダー、岡山大学異分野基礎科学研究所の長尾遼特任講師、沈建仁教授、大阪市立大学人工光合成研究センターの神谷信夫特別招へい教授、大阪市立大学大学院理学研究科細胞機能学研究室の田原悠平研究員、宮田真人教授らとともに、電子顕微鏡を用いた単粒子構造解析^[1]によって、太陽光エネルギーを高効率に吸収する藻類由来の光捕集複合体「フィコビリソーム^[2]」の全体構造を明らかにすることに成功しました。

　本研究成果は、藻類の太陽光エネルギーを効率よく吸収する仕組みを明らかにしたもので、この知見を人工光合成研究^[3]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に貢献すると期待できます。

　今回、共同研究グループは、温泉から採取された好熱性シアノバクテリアThermosynechococcus vulcanus（T. vulcanus）^[4]からフィコビリソームを単離し、染色剤で試料を染めた後に電子顕微鏡を用いた単粒子構造解析を行うことで、T. vulcanusのフィコビリソームの全体構造とその構造様式を明らかにしました。

　本研究は、科学雑誌『Biochimica et Biophysica Acta-Bioenergetics』（オンライン版（5月29日付）に掲載されました。

【用語解説】

[1] 単粒子構造解析
　電子顕微鏡で撮影した多数の生体分子の画像から、その立体構造を決定する構造解析手法。目的試料の結晶を作製しなくても立体構造情報を得ることができる。2017年のノーベル化学賞受賞者の1人であるJoachim Frankらにより単粒子構造解析の基礎が作られた。

[2] フィコビリソーム
　多くの藻類が持ち、太陽の光を捕集する機能を持つタンパク質複合体。

[3] 人工光合成研究
　植物や藻類が行う天然光合成とは異なり、光合成を人工的に行う技術を開発する研究。化石燃料や原子力の代替エネルギーの開発として注目されている。

[4] Thermosynechococcus vulcanus（T. vulcanus）
　生育至適温度が50～60?C程度の中度好熱性のシアノバクテリアの一種であり、温泉源に多く生息している。得られるタンパク質は耐熱性であるため、植物や藻類が行う天然光合成を調べるための生化学?分光学?構造解析に適している。

【論文情報】
論文名：Structural implications for a phycobilisome complex from the thermophilic cyanobacterium Thermosynechococcus vulcanus
著者名：Keisuke Kawakami, Ryo Nagao, Yuhei O. Tahara, Tasuku Hamaguchi, Takehiro Suzuki, Naoshi Dohmae, Daisuke Kosumi, Jian-Ren Shen, Makoto Miyata, Koji Yonekura, and Nobuo Kamiya
雑誌名：Biochimica et Biophysica Acta-Bioenergetics
doi：10.1016/j.bbabio.2021.148458

【詳細】

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