藻類の太陽光エネルギーの高効率な伝達状態を解明

－巨大タンパク質複合体の単離と光エネルギー移動の詳細－

プレスリリース | 2025年9月10日

概要

理化学研究所（理研）放射光科学研究センター生体機構研究グループの川上恵典研究員、米倉功治グループディレクター（最先端研究プラットフォーム連携（TRIP）事業本部理研－JEOL連携プロジェクト副プロジェクトディレクター、東北大学多元物質科学研究所教授）、熊本大学産業ナノマテリアル研究所の小澄大輔准教授、同大学院自然科学教育部の板東（魚谷）未希博士後期課程学生、木田雅俊博士前期課程学生（研究当時）、廣田悠真博士前期課程学生（研究当時）、同大学理学部理学科物理学コースの加藤善大学士課程学生（研究当時）、豊橋技術科学大学応用化学・生命工学系の広瀬侑准教授の共同研究グループは、太陽光エネルギーを高効率で吸収する藻類の光捕集タンパク質複合体「フィコビリソーム（PBS）^[1]」と水を分解して酸素を発生する膜タンパク質複合体「光化学系II（PSII）^[2]」が相互作用したフィコビリソームー光化学系II（PBS-PSⅡ）超複合体の調製法を確立し、その全体構造の評価と、フィコビリソームからPSⅡへの光エネルギー伝達の速度と経路を明らかにしました。
本研究成果は、藻類が吸収した太陽光エネルギーがどのようにPBSからPSⅡへと効率よく伝達されるのかを解明したもので、この知見を人工光合成研究^[3]に取り入れることで高効率光エネルギー伝達システムの構築に貢献すると期待されます。
今回、共同研究グループは、温泉から採取された好熱性シアノバクテリアThermosynechococcus vulcanus（T. vulcanus）^[4]からPBS-PSⅡを単離する調製法を確立し、染色剤で試料を染めた後に電子顕微鏡を用いた単粒子構造解析を行うことでその全体構造を評価するとともに、光エネルギーがどのような経路を経てPBSからPSⅡへ伝達されるのかを明らかにしました。
本研究は、科学雑誌『Plant and Cell Physiology』オンライン版（9月10日付：日本時間9月10日）に掲載されます。

プレスリリース資料

藻類の太陽光エネルギーの高効率な伝達状態を解明 －巨大タンパク質複合体の単離と光エネルギー移動の詳細－