东京工业大学
冈山大学

◆【要点】
○通过转基因技术改变绿藻Chlamydomonas叶绿体ATP合成酶的功能控制开关部分
○阐明构成控制开关的2个结构单位各自的功能
○首次解析叶绿体ATP合成酶合成反应时的旋转控制

【概要】

　东京工业大学生命理工学院生命理工学系的秋山健太郎研究生（日本学术振兴会特别研究员）和同科学技术创成研究院化学生命科学研究所的久堀彻教授，若林宪一副教授等，与冈山大学的高桥裕一郎教授（特任），小泽真一郎助教（特任）等共同通过转基因改变植物光合反应中承担ATP合成的叶绿体ATP合成酶的功能控制开关部分，在分子水平上明确了酶活性的控制机制。
进行光合作用的叶绿体内的酶，具备根据自然界变化的光环境调节其活性，切换代谢功能不可缺少的“氧化还原开关”。其中，作为分子马达而闻名的叶绿体ATP合成酶在作为旋转轴的蛋白质部分具有控制开关，该开关控制旋转的结构从以前开始就受到关注。
研究小组为了调查该叶绿体ATP合成酶的控制开关的结构，使用了容易基因改变的绿藻Chlamydomonas，通过转基因产生了控制开关部分的各种结构变异体。具体而言，对构成控制开关的氨基酸序列进行部分切除、置换，调查开关动作的详细情况。从迄今为止的研究中的结构分析可知，该开关大致由2个结构单元（结构域）构成，但本次研究揭示了这2个结构域分别发挥的作用和由此控制酶的活性、即分子马达的旋转结构。 在该酶活性控制的研究中，迄今为止使用部分复合体研究了ATP水解时的活性变化，通过这次的研究，明确了这两个领域各自发挥的作用和由此控制酶的活性，即分子马达的旋转的结构。
在该酶活性控制的研究中，迄今为止使用部分复合体研究了ATP水解时的活性变化，但本次研究首次使用了完整的酶复合体，明确了ATP合成活性本身受氧化还原开关控制。
　本研究成果于1月30日在「Proceedings of National Academy of Science USA」电子版上发表。

【论文信息】
刊登杂志：Proceedings of National Academy of Science USA
论文题目：Two specific domains of the γ subunit of chloroplast FoF1 provide redox regulation of the ATP synthesis through conformational changes
作者：Kentaro Akiyama, Shin-Ichiro Ozawa, Yuichiro Takahashi, Keisuke Yoshida, Toshiharu Suzuki, Kumiko Kondo, Ken-ichi Wakabayashi, and Toru Hisabori
DOI：10.1073/pnas.2218187120

●附记
　本研究包括科研经费资助事业基础研究（B）（21H02502代表：久堀彻教授）、挑战性研究（萌芽）（21K19210代表：久堀彻教授）、基础研究（B）（22H02642代表：若林宪一副教授）、基础研究（C）（21K06217代表：冈山大学・小泽真一郎）以及日本学术振兴会特别研究员奖励费（20J22917秋山健太郎）的支持下进行的。

＜详细研究内容＞
阐明叶绿体ATP合成酶的氧化还原控制机制－光合作用中酶分子马达蛋白的旋转控制－


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东京工业大学 科学技术创成研究员 化学生命科学研究所　教授
久堀 徹
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