新たな光合成の秘密！酸素発生活性低下のメカニズムを解明した研究

新たな光合成の秘密とは

近年、光合成に関する研究が進展している中、岡山大学と静岡大学の共同研究チームが新たな成果を上げました。この研究では、光合成の重要なプロセスである水の分解から発生する酸素の生成における低下の原因を解明しました。今回の研究結果は、光合成のメカニズムに新たな視点を提供するものです。

研究の概要

この研究は、好熱性シアノバクテリアであるThermosynechococcus vulcanus由来の光化学系II（PSII）に焦点を当てています。PSIIは、光合成の最初のステップである水の分解を行い、酸素を生成する重要なタンパク質複合体です。

今回、研究チームはPSIIに結合する3種類の表在性タンパク質（PsbO、PsbV、PsbU）を一旦取り外し、再び結合させた状態で、2.0 Åの高解像度でその立体構造を詳細に決定しました。これにより、この3種類のタンパク質がPSII本体の正しい位置に戻っていたことが確認されました。

発見された異常

しかし、酸素発生に関わる過程で重要な役割を果たす重炭酸イオンの向きや、水分子の配置にわずかに変化が生じていることも明らかとなりました。特に、酸素生成のための水の通路と考えられているO1チャネルにおいては、水分子の並び具合や水素結合ネットワークが乱れていることが観察されました。

このような内部の微細な変化が、タンパク質が正しい位置にあったとしても、酸素発生活性の低下につながる可能性が示されたのです。光合成の効率を高めるためには、こうした内部の詳細な構造にも目を向ける必要があることが証明されました。