共同研究報告書


研究区分 萌芽研究

研究課題

 光合成生物タンパク質複合体データベースの拡充と公開
新規・継続の別 萌芽（3年目/全3年）
研究代表者／所属 北大低温研
研究代表者／職名 助教
研究代表者／氏名 高林厚史

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 遠藤剛 京都大学農学部 准教授

2

 士反伸和 神戸薬科大学薬学部 講師

3

 山本興太朗 理学研究科 教授

4

 藤田知道 理学研究科 准教授

研究目的 本研究では電気泳動（Blue-Native PAGE）と質量分析(LC-MS/MS)を組み合わせた手法で主にモデル光合成生物のタンパク質複合体を網羅的に解析し、1）幅広いモデル光合成生物（陸上職物、藻類、シアノバクテリア）のタンパク質複合体を網羅的に分離・検出することで、タンパク質間相互作用に関する新たな知見を得ると共に、2）その結果をデータベースの形でコミュニティに広く公開することを目的とする。特に、寒冷圏に特徴的な珪藻や褐藻のタンパク質複合体解析は従来までにほとんど行われておらず、本研究の意義は大きいと期待できる。
　　
研究内容・成果 本研究では、Blue-Native PAGE(BN-PAGE)と質量分析（LC-MS/MS）、そしてラベルフリーの半定量解析を組み合わせることで、検出されたすべてのタンパク質について protein　migration profile を作成し、それを用いて網羅的なタンパク質複合体の検出（予測）を試みている。

本年度は、モデル植物のシロイヌナズナの葉緑体チラコイド膜のタンパク質複合体をこれまでの界面活性剤（ドデシルマルトシド）とは異なる界面活性剤（ジギトニン）を用いて可溶化し、BN-PAGEの変法であるlarge pore Clear-Native PAGE(lpCN-PAGE)を用いて分離した。その結果、非常に巨大な（>2，000kDa）光化学系I-光化学系II-LHC超複合体を検出することができた。その超複合体を含む緑色のバンドに含まれていたタンパク質は光化学系I， 光化学系II， LHCI， LHCIIの各構成成分が大部分を占めており、他のタンパク質の混入は限られていた。さらに、驚くべきことに、その複合体内においては光化学系Iと光化学系IIは捕集した光エネルギーをお互いに自由に移動させることができた。これらの結果は、高等植物においても生体内で光化学系Iと光化学系IIが結合していることを示す結果であり、従来の光合成のモデルを覆す非常に興味深い結果である。(Yokono et al. 2015)。

同時に、モデル植物のシロイヌナズナの葉緑体のタンパク質複合体解析から、新規な窒素代謝の制御因子を見出すことにも成功した（学会発表）。また、脂質含有量が多く、バイオマス生産の観点から注目を集めている海産性単細胞藻類のナンノクロロプシス（Nannochloropsis）のチラコイド膜タンパク質についても現在解析中である。
　　
成果となる論文・学会発表等 M. Yokono， A. Takabayashi， S. Akimoto， A. Tanaka. A megacomplex composed of both photosystem reaction centres in higher plants.Nature Communications. 6， 6675. 2015 doi: 10.1038/ncomms7675.