光合成の謎を解き明かす！低エネルギークロロフィルdを持つシアノバクテリアの研究

静岡大学、岡山大学、理化学研究所の共同研究チームは、低エネルギークロロフィルdを持つシアノバクテリアAcaryochloris sp. NBRC 102871（以下、NBRC102871）から光化学系I（PSI）単量体と三量体をそれぞれ精製し、分子特性を明らかにしました。

クロロフィルdの謎

クロロフィルdは、Acaryochloris種のみが持つ特殊な色素です。他のシアノバクテリア、藻類、陸上植物といった酸素発生型光合成生物は、クロロフィルdを持ちません。なぜAcaryochloris種だけがクロロフィルdを利用するのか、その理由は長年の謎でした。

低エネルギークロロフィルdの発見

研究チームは、NBRC102871からPSI単量体と三量体を精製し、紫外可視分光スペクトルおよび蛍光スペクトルで分析を行いました。その結果、PSI単量体と三量体のそれぞれで低エネルギークロロフィルdが観測されました。しかし、それらのスペクトル特性は大きく異なっていたのです。

単量体と三量体の違い

PSIの単量体間相互作用の影響により、クロロフィルd周辺で構造変化が生じた結果、PSI三量体と単量体において、異なる低エネルギークロロフィルdの形成が示唆されました。このことは、Acaryochloris種が、多様な低エネルギークロロフィルdを持つことを示しています。

進化の謎に迫る

研究チームは、2023年に別のAcaryochloris種であるAcaryochloris marina MBIC 11017（以下、MBIC11017）のPSIを分析しましたが、NBRC102871ほどの低エネルギークロロフィルdは観測されませんでした。このように、特殊な生物群であるAcaryochloris種のPSIに結合する低エネルギークロロフィルdは多様であることが明らかになりました。