岡山大学、ゼニゴケの光化学系I二量体構造を解明し進化の鍵を発見

岡山大学が明らかにした新たな進化の手がかり

岡山大学の研究チームが、ゼニゴケを用いて光化学系I（PSI）–クロロフィルa/b結合タンパク質（LHCI）超複合体の構造を明らかにしました。この研究結果は、植物の進化における重要な鍵を提供するものです。国立大学法人岡山大学異分野基礎科学研究所から発表されたこの成果は、光合成のメカニズムを深く理解するためのものでもあります。

研究の背景

光化学系Iは、日光を利用してエネルギーを生成する過程で中心的な役割を果たします。特にゼニゴケは、陸上植物の中でも古い進化を持つ生物として知られ、光合成に関する研究で広く使用されています。しかし、これまで陸上植物におけるPSIの構造は単量体しか判明しておらず、その二量体構造に関する理解は不足していました。

本研究グループは、岡山大学異分野基礎科学研究所のクライオ電子顕微鏡を駆使して、ゼニゴケ由来のPSI-LHCIの単量体と二量体の構造をそれぞれ1.94Åと2.52Åの高分解能で解明しました。この分解能は、構造内部の水分子の配置やエネルギー移動の経路を詳しく把握する上で非常に重要です。

新たに明らかになった二量体構造

本研究により、陸上植物由来のPSI-LHCIの二量体構造が初めて解明されました。この二量体は従来の緑藻由来の構造とは異なり、PSIコア同士が直接結合する新たな結合様式によって形成されています。この発見は、植物の進化の過程において、光合成複合体がどのように変遷してきたのかを理解するための重要な手がかりとなります。

今後の研究に向けて

蔡弼丞助教を中心とした研究チームは、二量体構造におけるPsaB/PsaG/PsaH/PsaMというサブユニットの役割が重要であることを明らかにしました。また、主要な励起エネルギーの移動経路が単量体と二量体で大きな違いがないことから、二量体は高密度化にも寄与している可能性が示唆されています。これらの研究成果は、光合成の仕組みを深く理解する上で新たな道を開くことになるでしょう。

この研究は、2026年2月5日に英国学術雑誌「Communications Biology」に掲載されました。今後の研究を通じて、光合成のさらに深い理解が進むことが期待されています。