2024（令和6）年 3月 11日
国立大学法人岡山大学
https://www.okayama-u.ac.jp/
＜研究のポイント＞
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クライオ電子顕微鏡を用いた単粒子構造解析により、酸素発生型光合成を行う紅藻Cyanidium caldarium（以下、C. caldarium）の光化学系I（PSI）と集光性色素タンパク質（LHC）から構成されるPSI-LHCI超複合体の立体構造を解明しました。
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C. caldarium PSI-LHCIはPSI単量体に5個のLHCIサブユニットが結合した分子構造であることを明らかにしました。
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PSI-LHCIの構造解析に基づいたLHCIタンパク質の分子系統解析により、紅藻を起点とする紅色進化系統におけるLHCIの進化モデルを提案しました。
◆研究概要
静岡大学の長尾遼准教授、岡山大学の加藤公児特任准教授、沈建仁教授、理化学研究所・東北大学の米倉功治グループディレクター・教授、濵口祐准教授、京都大学の熊沢穣博士課程生、伊福健太郎教授の研究グループは、理化学研究所の堂前直ユニットリーダー、豊橋技術科学大学の広瀬侑准教授らと共に、クライオ電子顕微鏡（日本電子社 CRYO ARM 300）を用いた単粒子構造解析により、紅藻C. caldarium由来のPSI-LHCIの立体構造を1.92 Åの分解能で解明しました。
得られたPSI-LHCI構造には、PSI単量体に5個のLHCIが結合していました。また、C. caldariumを含むPSI-LHCIの立体構造が明らかとなっている紅色進化系統のLHCIに焦点を絞り、分子系統解析に基づくLHCIの進化モデルを提案しました。
LHCの進化に関する研究は分子系統解析が主流ですが、この方法だけではどのLHCがPSIに結合するのかを特定することができません。本研究では、PSIに結合するLHCIを立体構造解析によって特定し、その特定されたLHCIのみに焦点を当てた分子系統解析を行いました。このアプローチにより、紅色進化系統のLHCIの分子進化について、これまでにない角度からの理解が可能になりました。このように、立体構造解析と分子系統解析を組み合わせることにより、LHCIの進化に関する研究に新たな潮流が生まれることが期待されます。
本研究成果は、2024年3月5日に、Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of Americaに掲載されました。
◆研究者コメント
静岡大学農学部 准教授・長尾遼（ながおりょう）
本研究では、それぞれのグループの専門的な知識や技術を融合することにより、LHCの進化に迫る新たな研究の方向性を示すことができました。今後も本研究基盤を利用することにより、LHCの進化を探求していきたいです。
◆論文情報
掲載誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
論文タイトル: The structure of PSI-LHCI from Cyanidium caldarium provides evolutionary insights into conservation and diversity of red-lineage LHCs
著者: Koji Kato, Tasuku Hamaguchi, Minoru Kumazawa, Yoshiki Nakajima, Kentaro Ifuku, Shunsuke Hirooka, Yuu Hirose, Shin-ya Miyagishima, Takehiro Suzuki, Keisuke Kawakami, Naoshi Dohmae, Koji Yonekura, Jian-Ren Shen, Ryo Nagao
DOI: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2319658121
◆詳しい研究内容について
紅藻Cyanidium caldariumのPSI-LHCI超複合体の立体構造とLHCの分子進化の解明
https://www.okayama-u.ac.jp/up_load_files/press_r5/press20240308-1.pdf
◆本件お問い合わせ先
＜研究に関すること＞
静岡大学農学部 准教授 長尾 遼（ながお りょう）
TEL : 054-238-4251
WEBサイトやSNSのまとめ（QRコード）: https://linktr.ee/ryonag
理化学研究所 放射光科学研究センター グループディレクター 米倉功治（よねくら こうじ）
（東北大学 多元物質科学研究所 教授）
岡山大学異分野基礎科学研究所 教授 沈 建仁（しん けんじん）
＜報道に関すること＞
静岡大学 広報・基金課
TEL : 054-238-5179
岡山大学 総務・企画部 広報課
TEL : 086-251-7292
理化学研究所 広報室 報道担当
TEL : 050-3495-0247
東北大学 多元物質科学研究所 広報情報室
TEL : 022-217-5198
京都大学 渉外部 広報課 国際広報室
TEL : 075-753-5729
豊橋技術科学大学 総務課 広報係
TEL : 0532-44-6506
＜岡山大学の産学官連携などに関するお問い合わせ先＞
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〒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
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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
岡山大学『大学ブランド・イメージ調査2021～2022』「SDGsに積極的な大学」中国・四国１位!!
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000373.000072793.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
国立大学法人岡山大学は、国連の「持続可能な開発目標（SDGs）」を支援しています。また、政府の第1回「ジャパンSDGsアワード」特別賞を受賞しています。地域中核・特色ある研究大学として共育共創を進める岡山大学にご期待ください
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岡山大学 文部科学省「地域中核・特色ある研究大学強化促進事業（J-PEAKS）」に採択～地域と地球の未来を共創し、世界の革新の中核となる研究大学：岡山大学の実現を加速とともに世界に誇れる我が国の研究大学の山脈を築く～
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