静冈大学
冈山大学
理化学研究所
东北大学
京都大学
丰桥技术科学大学

【研究要点】

• 通过使用电子显微镜进行单粒子结构分析，阐明了由进行氧发生型光合作用的红藻Cyanidium caldarium（以下简称C. caldarium）的光化学系I（PSI）和聚光性色素蛋白质（LHC）构成的PSI-LHCI超复合体的立体结构。
• C. caldarium PSI-LHCI揭示了5个LHCI亚单位与PSI单体结合的分子结构。
• 通过基于PSI-LHCI结构分析的LHCI蛋白质分子系统分析，提出了以红藻为起点的红色进化系统中LHCI的进化模型。

【研究概要】
　静冈大学的长尾辽副教授、冈山大学的加藤公儿特任副教授、沈建仁教授、理化学研究所·东北大学的米仓功治小组负责人·教授、滨口佑副教授、京都大学的熊泽穣博士课程生、伊福健太郎教授的研究小组，由理化学研究所的堂前直单元负责人、丰桥技术科学大学的广濑侑副教授们一起，通过使用了电子显微镜（日本电子社CRYO ARM300）的单粒子构造解析，红藻C. caldarium由来的PSI-LHCI的立体结构以1.92 Å的分辨率进行了阐明。得到的PSI-LHCI结构中，在PSI单体上结合了5个LHCI。另外聚焦含有C. caldarium的PSI-LHCI立体结构明显的红色进化系统LHCI，提出了基于分子系统分析的LHCI进化模型。 关于LHC的进化的研究以分子系统解析为主流，但仅凭该方法无法确定哪个LHC与PSI结合。在这项研究中，我们通过立体结构分析确定了与PSI结合的LHCI，并进行了仅聚焦于该确定的LHCI的分子系统分析。通过这种方法，可以从前所未有的角度理解红色进化系统LHCI的分子进化。因此，通过结合立体结构分析和分子系统分析，LHCI的进化研究有望产生新的潮流。
　本研究成果于2024年3月5日刊登在Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America上。

研究人员评语
静冈大学农学部副教授长尾辽
　在本研究中，通过融合各个小组的专业知识和技术，可以显示出逼近LHC进化的新研究方向。今后也想利用本研究基础，探索LHC的进化。

【论文信息】
刊登杂志名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
论文题目: The structure of PSI-LHCI from Cyanidium caldarium provides evolutionary insights into conservation and diversity of red-lineage LHCs
作者: 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

＜详细研究内容＞
红藻Cyanidium caldarium超复合物的立体结构和LHC的分子进化阐明


【咨询窗口】
(关于研究)
静冈大学农学部
副教授・长尾辽
TEL : 054-238-4251
WEB 网站SNS汇总（QR码）: https://linktr.ee/ryonag

理化学研究所
　放射光科学研究中心
　小组负责人・米仓功治
　（东北大学 多元物质科学研究所 教授）
冈山大学异领域基础科学研究所
教授・沈建仁

(报道相关)
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