【岡山大学】窒素固定を行うアナベナヘテロシストの光捕集機構を解明 ～窒素肥料依存による環境負荷の低減につながる発見～

岡山大学と東京都立大学、理化学研究所の共同研究成果です！
2021（令和3）年 11月 17日
国立大学法人岡山大学
https://www.okayama-u.ac.jp/

＜発表のポイント＞

• Anabaena sp. PCC 7120は数珠繋ぎの糸状性シアノバクテリアの一種であり、窒素欠乏条件下でヘテロシストと呼ばれる特殊な細胞を形成することが知られていますが、ヘテロシスト内でどのような励起エネルギー伝達が行われているか不明でした。
• 本研究では、純度の高いヘテロシストを調製し、光化学系タンパク質の発現および励起エネルギー伝達機構を調べました。
• ヘテロシストには光化学系II（PSII）の分子集合中間体が存在し、PSII中間体から光化学系I（PSI）へ励起エネルギーが伝達されないことを明らかにしました。

◆概 要
　国立大学法人岡山大学（本部：岡山市北区、学長：槇野博史）の異分野基礎科学研究所（RIIS）の長尾遼特任講師、東京都立大学大学院理学研究科の得平茂樹准教授らの共同研究グループは、理化学研究所環境資源科学研究センターの堂前直ユニットリーダーらと共に、シアノバクテリアAnabaena sp. PCC 7120の窒素欠乏条件下で形成されるヘテロシストのタンパク質発現および励起エネルギー伝達機構の解明に成功しました。

　この結果から、ヘテロシストでは光化学系II（PSII）の分子集合中間体が存在し、PSII中間体から光化学系I（PSI）へ励起エネルギー伝達されないことが明らかになりました。

　本研究成果は、貧栄養条件の中での光合成生物の生存戦略に対して知見を与えるものであります。

　2021年11月15日に欧州の科学雑誌「Biochimica et Biophysica Acta - Bioenergetics」にオンラインで掲載されました。

◆長尾遼特任講師からのひとこと
　Anabaena sp. PCC 7120はヘテロシストと呼ばれる興味深い細胞を形成します。ヘテロシストの特性を調べるためには、それ自身を高純度に調製する必要があります。共同研究者による専門的な技術により、高純度なヘテロシストの調製を実現し、生化学および分光学分析を行いました。本研究によりヘテロシスト特有の励起エネルギー伝達機構を解明しました。

◆論文情報
　論 文 名：“Excitation-energy transfer in heterocysts isolated from the cyanobacterium Anabaena sp. PCC 7120 as studied by time-resolved fluorescence spectroscopy”
　　　　　「時間分解蛍光分光によるアナベナヘテロシストの励起エネルギー伝達機構の解明」
　掲 載 紙：Biochimica et Biophysica Acta - Bioenergetics
　著 　者：Ryo Nagao, Makio Yokono, Yoshifumi Ueno, Yoshiki Nakajima, Takehiro Suzuki, Ka-Ho Kato, Naoki Tsuboshita, Naoshi Dohmae, Jian-Ren Shen, Shigeki Ehira, and Seiji Akimoto
　URL/DOI：https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2021.148509


◆詳しいプレスリリースについて
　窒素固定を行うアナベナヘテロシストの光捕集機構を解明～窒素肥料依存による環境負荷の低減につながる発見～
　https://www.okayama-u.ac.jp/up_load_files/press_r3/press20211117.pdf


◆参 考
・【岡山大学】「強すぎる光」に対する藻類の生存戦略を解明！ 強光を受けた際の有用藻類ユーグレナの光エネルギー利用機構を明らかに
　https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000104.000072793.html
・【岡山大学】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-
　https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000119.000072793.html


◆参考情報
・岡山大学異分野基礎科学研究所（RIIS）
　http://www.riis.okayama-u.ac.jp/
・【岡山大学】岡山大学異分野基礎科学研究所竣工式を挙行しました
　https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000089.000072793.html

◆本件お問い合わせ先
　岡山大学異分野基礎科学研究所 特任講師　長尾 遼（ながお りょう）
　〒700-8530 岡山県岡山市北区津島中3丁目1番1号 岡山大学津島キャンパス
　TEL：[phone]
　https://ryoagan.wixsite.com/nagaoryo

　東京都立大学大学院理学研究科 准教授　得平茂樹 （えひら しげき）

＜岡山大学の産学官連携などに関するお問い合わせ先＞
　岡山大学研究推進機構 産学官連携本部
　〒700-8530 岡山県岡山市北区津島中1-1-1　岡山大学津島キャンパス 本部棟1階
　TEL：[phone]
　E-mail：sangaku◎okayama-u.ac.jp
　　　　　※ ◎を@に置き換えて下さい
　https://www.orsd.okayama-u.ac.jp/

　岡山大学メディア「OTD」（アプリ）：https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000011.000072793.html
　岡山大学メディア「OTD」（ウェブ）：https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000215.000072793.html
　岡山大学SDGsホームページ：https://sdgs.okayama-u.ac.jp/
　岡山大学Image Movie (2020)：https://youtu.be/pKMHm4XJLtw
　産学共創活動「岡山大学オープンイノベーションチャレンジ」2021年11月期共創活動パートナー募集中：
　https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000314.000072793.html

　岡山大学『企業の人事担当者から見た大学イメージ調査2022年度版』中国・四国１位!!
　https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000122.000072793.html
　岡山大学「THEインパクトランキング2021」総合ランキング 世界トップ200位以内、国内同列1位!!
　https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000070.000072793.html

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