課題番号 ：S-19-MS-1074
利用形態 ：施設利用
利用課題名（日本語） ：新規紅色細菌Blastochloris tepidaの耐熱性メカニズムの解明
Program Title (English) ：Thermal stability of nobel photosynthetic purple bacterium Blastochloris tepida
利用者名（日本語） ：木村行宏, 瀬戸隆太
Username (English) ：Y. Kimura, R. Seto
所属名（日本語） ：神戸大学大学院農学研究科
Affiliation (English) ：Graduate school of agrobioscience、Kobe University

１．概要（Summary ）
好熱性紅色光合成細菌Thermochromatium (Tch.) tepidumでは、Caが光合成反応の中心的役割を担う光捕集1反応中心(LH1-RC)複合体の構造安定性を著しく向上させている。一方、新規の好熱性紅色細菌であるBlastochloris(Blc.)tepidaでは、LH1-RCの構成要素としてCaが含まれていない。すなわち、Tch. tepidumとは全く異なるメカニズムで耐熱性を向上させていると考えられる。また、近縁の常温菌Blc.viridis由来LH1-RCとアミノ酸配列の相同性が非常に高く、両者の熱安定性およびそれに関わる熱力学的因子を調べることにより、Blc.tepidaの耐熱性メカニズムを明らかにすることが可能である。本研究では、Blc. tepidaおよびBlc.viridis由来のLH1-RCを精製し、示差走査熱量分析によりLH1-RCの熱分解過程を観測する。これまでに得られている構造情報と合わせて検討することにより、Blc.tepidaの耐熱性メカニズムを明らかにすることを目的とした。
２．実験（Experimental）
　Blc.tepida及びBlc.viridisの細胞から各種界面活性剤および陰イオン交換クロマトグラフィーにより高純度のLH1-RCを精製した。示差走査熱量分析装置VP-DSCを用いて得られたLH1-RCのサーモグラムを測定した。ピーク温度およびバンド形状を分析することにより、Blc. tepidaおよびBlc.viridis由来LH1-RCの熱安定性について考察した。
３．結果と考察（Results and Discussion）
　DSC測定の結果、好熱菌Blc.tepidaのLH1-RCに由来する鋭い熱変性バンドが64℃に観測された。一方、常温菌のBlc.viridisでは比較的ブロードなバンドが58℃に出現したBlc.tepidaとBlc.viridisのアミノ酸組成は非常に相同性が高いことが明らかになったが、カロテノイドの組成に顕著な差があり、Blc.tepidaでは相対的にリコペンの含有量が増大していた。従って、ジフェニルアミンによるカロテノイド生合成阻害により、リコペンの含有量を減少させたLH1-RCについてDSC分析を行ったところ、有意に熱変性温度が低下する傾向が見られた。以上の結果は、他の分析結果から得られている結論と一致しており、リコペンとLH1タンパク質の疎水性相互作用がLH1-RCの安定性を向上させていることが強く示唆された。
４．その他・特記事項（Others）
本研究成果を含む内容は論文にまとめ、現在投稿中である。
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) Kimura, Y., Seto, R., Kishi, R., Imanishi, M., Takaichi, S., Takenaka, S., Madigan, M.T., and Wang-Otomo, Z.-Y., The 57th Annual Meeting of the BSJ, 令和元年9月24日.
(2) 瀬戸隆太、川上知朗、岸利華子、今西三千絵、高市真一、竹中慎治、M.T. Madigan、大友征宇、木村行宏, 日本農芸化学会　関西・中部支部2019合同神戸大会, 令和元年9月21日.
(3) 瀬戸隆太、川上知朗、岸利華子、今西三千絵、高市真一、竹中慎治、M.T. Madigan、大友征宇、木村行宏, 第27回光合成セミナー：反応中心と色素系の多様性, 令和元年7月13日.
６．関連特許（Patent）
なし