◆発表のポイント

• 光合成の光エネルギーの転換反応は「チラコイド膜[1]」で起こります。今回、チラコイド膜を作るために必須である「VIPP1」と呼ばれるタンパク質に着目しました。
• VIPP1タンパク質が持つ特徴的なアミノ酸配列（Vc）は、極限環境に生息する古細菌などの祖先タンパク質PspAにも出現しており、このVc配列により、チラコイド膜だけでない膜へのストレス耐性を生命の進化において獲得した可能性が示唆されました。
• VIPP1とVcは「チラコイド膜を持たない」原始シアノバクテリアにも存在し、植物の葉緑体に導入するとチラコイド膜を作れる作用をすることが分かりました。
• 今回の知見により、VIPP1を用いてチラコイド膜を強化し、植物の環境耐性や光合成効率を高める技術への貢献が期待されます。

　光合成は、植物が太陽光を利用して二酸化炭素を有機物に変換し、その過程で酸素を放出する生命現象であり、地球の大気組成や生態系の維持に欠かせない役割を果たしています。この反応の場となるチラコイド膜は、光合成装置が集積する細胞内の膜構造であり、光エネルギーを効率的に変換するために極めて重要です。その形成や維持には専用のタンパク質であるVIPP1が関与していますが、進化的起源は十分に解明されていませんでした。
岡山大学学術研究院先鋭研究領域（資源植物科学研究所）の坂本亘教授らは、原始的なシアノバクテリアである「グレオバクター（Gloeobacter violaceus）」が、チラコイド膜がないにも関わらずVIPP1タンパク質を持っていることに着目しました。グレオバクターのVIPP1は、高等植物においてもチラコイド膜の形成を可能にすることが分かりましたが、このチラコイド膜形成能には、末端に付加された「Vc」と呼ばれる領域が不可欠であることが明らかになりました。また、VcはVIPP1に特徴的な配列と考えられていましたが、詳細な解析から、乾燥や高温といった極限環境に生息する古細菌などの祖先型のタンパク質にも付加されていること分かり、光合成に限らない膜保護機構として、進化的に獲得されてきたことが示されました。これらの成果は、光合成膜の進化において、膜の維持と保護が先行して確立された可能性を示唆しており、将来的には、チラコイド膜の強化による植物の環境耐性や光合成効率の向上を目指した応用が期待されます。
この研究成果は8月18日、米国の国際科学誌「プラントフィジオロジー（Plant Physiology）」のResearch Reportとして掲載されました。

■論文情報
論 文 名：VESICLE-INDUCING PROTEIN IN PLASTIDS 1 from thylakoid-less Gloeobacter promotes thylakoid formation in Arabidopsis
掲 載 紙：Plant Physiology, 2025年 8月 18日（アメリカ東部時間）
著 　者：Lijuan Ma, Baozhu Dong, Meiyan Sun, Riqin Hao, Xinxia Wang, Haoyang Yu, Chenxu Han, Alex Muhire, Sarah Wanjiru Gachie, Di Li, Wataru Sakamoto_*, Lingang Zhang_*
（_*責任著者）
D O I：https://doi.org/10.1093/plphys/kiaf359

■研究資金
　本研究は、科学研究費（学術変革領域研究(A)および基盤研究B）の研究助成により行われました。

＜詳しい研究内容について＞
光合成の足場「チラコイド膜」の再構築に新知見～原始シアノバクテリアが持つチラコイド膜を作れる能力を証明～


＜お問い合わせ＞
岡山大学　学術研究院先鋭研究領域（資源植物科学研究所）　光環境適応研究グループ　教授
坂本　亘
（電話番号）086-434-1206
（HP）www.rib.okayama-u.ac.jp/index-j.html