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珪藻の光合成安定な光学機能 名大特定准教授らが量子科学計算から解明 植物の生存戦略を知る手がかりに

名古屋大学の藤本和宏特任准教授らは、珪藻(けいそう)の集光アンテナの特徴的な光吸収と励起エネルギー移動に寄与する物理化学的要因を、量子化学計算に基づく励起子モデルを用いて解明した。光合成生物が生活環境に適応するための生存戦略を知る手がかりとなる知見だという。

珪藻とホウレンソウの集光アンテナは500-560ナノメートルの波長域での光の吸収が異なっており、これが両者の体色の違い(赤褐色と緑色)を生み出す原因だと考えられている。クライオ電子顕微鏡の進歩から、アンテナに含まれるたんぱく質複合体の構造が明らかにされたが、アンテナの吸収波長の調節に関する分子メカニズムは解明されていない。

研究により、フコキサンチン・クロロフィルa/c 結合たんぱく質(FCPII)内における励起エネルギー移動の経路は、通常のフコキサンチンからフコキサンチン-S、そしてクロロフィルaに至ることが示唆された。

研究での解析を通じてフコキサンチン-Sが、珪藻の集光アンテナにおけるクロロフィルの不十分な光捕集機能を補っていることが理解された。これら知見は、光合成生物が生活環境に適応しながら生存するための戦略を理解する上で重要な意味を持つという。