海洋の環境維持において重要な役割を担うハプト藻由来光化学系II

-アンテナ超複合体の構造を解明

2025年05月08日

発表のポイント

海洋の環境維持において重要な役割を果たしているハプト藻から、光化学系II（PSII）-フコキサンチン・クロロフィルc結合タンパク質（FCPII）を単離しました。
岡山大学異分野基礎科学研究所国際構造生物学研究センターのクライオ電子顕微鏡Titan Krios G4を用いて、PSII-FCPIIの構造を2.2Å分解能で解明しました。
高い分解能のため、珪藻や紅藻で発見されていたPsb36というサブユニットの配列を初めて決定できました。
これまで報告されている光化学系II-アンテナ超複合体とは異なり、PSII二量体の外側にそれぞれ6個ずつFCPIIが結合していました。
6個のFCPIIのうち1個は、エネルギー伝達と余剰エネルギー散逸のハブとなっている可能性があることが分かりました。

　ハプト藻類は、海洋バイオマスの30～50%を生産する単細胞藻類であり、地球上の炭素固定の10%、海洋の炭酸カルシウム（CaCO₃）生成の50%を担う重要な藻類です。しかし、ハプト藻類によるエネルギー変換システムの詳細なメカニズムは、まだ十分に解明されていません。
　今回、岡山大学学術研究院先鋭研究領域（異分野基礎科学研究所）のRomain La Rocca 助教（特任）、加藤公児准教授（特任）、蔡弼丞助教（特任）、中島芳樹助教、秋田総理准教授、沈建仁教授のグループは、岡山大学異分野基礎科学研究所国際構造生物学研究センターのクライオ電子顕微鏡を用いて、ハプト藻類の代表的な種であるChyrostila roscoffensis由来の光化学系II（PSII）-フコキサンチン・クロロフィルc結合タンパク質（FCPII）超複合体の構造を2.2Åの高分解能で解明しました。この構造は、これまで報告された緑藻や珪藻のPSII-LHCII （FCPII）の構造と異なり、PSII二量体の両側に6個ずつ、計12個のFCPIIが結合していました。高分解能の解析の結果、珪藻や紅藻で発見されていましたが、配列が未同定のサブユニットであるPsb36の配列を初めて決定することができました。また、主要な励起エネルギー移動経路を同定しました。これらの成果は、ハプト藻におけるエネルギー伝達の機構を解明するだけでなく、進化の過程におけるPSII-FCPIIの変化にも重要な知見を提供しました。この成果は、2025年5月5日、英国学術雑誌「Nature Communications」のオンライン版に掲載されました。

◆研究者からひとこと

2023年の夏から岡山大学で研究している、フランス出身の構造生物学研究者です。クライオ電子顕微鏡、X線結晶構造解析、生物物理学の手法でタンパク質のメカニズムを解明しています。 （I use cryo-EM, crystallography and biophysics to obtain insights into protein mechanisms. French structural biology researcher.）

La Rocca助教（特任）

■論文情報
論 文 名：Structure of a photosystem II-FCPII supercomplex from a haptophyte reveals a new antenna organization
掲 載 紙：Nature communications
著 　者：Romain La Rocca, Koji Kato, Pi-Cheng Tsai, Yoshiki Nakajima, Fusamichi Akita, and Jian-Ren Shen
D O I：10.1038/s41467-025-59512-9
U R L：https://www.nature.com/articles/s41467-025-59512-9

■研究資金
　本研究は、日本学術振興会特別推進研究（JP22H04916）の支援を受けて実施しました。また、本論文は「岡山大学　インパクトの高い国際的な学術誌へのAPC支援」を受けています。

＜詳しい研究内容について＞
海洋の環境維持において重要な役割を担うハプト藻由来光化学系II-アンテナ超複合体の構造を解明


＜お問い合わせ＞
岡山大学学術研究院先鋭研究領域（異分野基礎科学研究所）
教授　沈　建仁
（電話番号）086-251-8502
（FAX）086-251-8502

岡山大学学術研究院先鋭研究領域（異分野基礎科学研究所）
准教授　秋田　総理
（電話番号） 086-251-8630