光合成研究第 18 巻

第 1 号（通巻 51 号）2008 年 4 月

NEWS LETTER

Vol. 18

NO. 1

April 2008

THE JAPANESE ASSOCIATION FOR PHOTOSYNTHESIS RESEARCH******************************************************************************************

第８回日本光合成研究会公開シンポジウム
光合成を支える多様な分子システム···········
トピックス 植物の葉に起こる斑入り ～分子遺伝学的アプローチ～
三浦栄子・加藤裕介・坂本 亘 ···········
集光性色素タンパク質 CP29 は光合成ステート遷移に必須である
得津隆太郎 ···········
北海道サロマ湖に生息するアイスアルジーにおける明反応の日周変動
藍川晋平 ···········
解説 植物の光情報受容体フィトクロムの細胞内シグナル伝達機構
松下智直 ···········
研究紹介 バクテリオクロロフィル生合成系のニトロゲナーゼ類似酵素の生化学的解析
野亦次郎 ···········

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集会案内

································································

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新刊図書
事務局からのお知らせ
日本光合成研究会会員入会申込書
日本光合成研究会会則
幹事会名簿································································································································································································································································································································

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賛助法人会員広告光合成研究18 (1)

2008

大学院教育改革支援プログラム「ものから生体をつなぐ物質科学者養成」共催

2008 年 5 月 30 日〜31 日（名古屋大学 野依記念学術交流館）

5 月 30 日（金）13:00 – 13:10

伊藤繁（日本光合成研究会会長）はじめにセッション１：光を情報として使う！
13:10 – 13:35

岡島公司（大阪府大）「フォトトロピンはどのようにして青色光を生体内シグナルに変えるのか？−LOV ドメインによるキナーゼ活性制御機構−」

13:35 – 14:00

吉原静恵（大阪府大）「赤・遠赤色光可逆反応を青・緑色光可逆反応に作りかえるフィ
トクロム；シ アノバクテリオクロム」

14:00 – 14:25

福島佳優、伊藤繁（名大理）、成川令、池内昌彦（東大、総合文化）「BLUF タンパ

ク質と赤-緑シアノバクテリオクロム：構造と反応〜何を知りたいのか？」
休憩
14:45 – 15:10

松下智直（九大）「植物の主要な光情報受容体フィトクロムＢの細胞内シグナル伝達機構の解析」

15:10 – 15:50

木下俊則（名大）「気孔孔辺細胞における青色光シグナル伝達系の解析」

休憩

16:20 – 17:20

ポスタートーク

休憩

18:00 – 18:30

総会

18:45 – 21:00

懇親会

5 月 31 日（土）9:00 – 9:15 ポスター表彰

セッション２：クロロフィル代謝系
9:15 – 9:40

小池裕幸（兵庫県立大）「ラン藻のクロロフィル８位ビニル基還元に必須のタンパク質」

9:40 – 10:05

草場信（東大）「メンデルとクロロフィル分解を制御する遺伝子ネットワーク」

10:05 – 10:30

栗栖源嗣（東大）「光非依存型（暗所作動型）プロトクロロフィリド還元酵素の構造解
析」

1光合成研究18 (1)

2008

休憩

セッション３：光合成を支える生理機能
11:00 – 11:25

榊原均（理研）「サイトカイニン代謝経路の解明と無機栄養による制御機構」

11:25 – 11:50

高橋秀樹（理研）「植物における硫黄代謝制御の分子機構」

11:50 – 12:15

中西啓仁（東大）「鉄の取り込みと体内移行」

12:15 – 12:45

大岡宏造（阪大）・藤田祐一（名大）「光合成細菌から見る植物型光合成：いま、なぜ光合成細菌か？」12:45 – 13:00

総合討論

これからの光合成研究

閉会

オーガナイザー：鹿内利治（京大）
・藤田祐一（名大）・大岡宏造（阪大）
昨年同様、優秀ポスター賞を互選します。沢山のポスター発表申し込みをお待ちします。
参加ご希望の方は、事前登録をお願いします（当日参加も受け付けます）。ポスター発表申し込みは、
電子メールで発表者・演題をご連絡ください（締切り５月１６日）。ポスター発表は、会員に限らせていただきます（その時点でご登録いただければ可能です）。
参加費は無料。懇親会費は、一般 3000円、学生 2000円を予定しています。
参加・ポスター申込先：藤田祐一（fujita@agr.nagoya-u.ac.jp）＜参加申し込み票＞＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
氏名：
所属：
連絡先：
懇親会参加希望： 有
ポスター発表希望： 有無無ポスター発表者（所属）：
ポスタータイトル：＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

2

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2008

TOPICS

植物の葉に起こる斑入り～分子遺伝学的アプローチ～
岡山大学

資源生物科学研究所

三浦栄子・加藤裕介・坂本亘

む 9 個が葉緑体局在する 6)。斑入り表現型は FtsH2 と１．葉の斑入りについて「斑入り」とは、観葉植物に見られるような緑色組

FtsH5 の欠損に特異的で、他の FtsH 遺伝子のノックダ

織に縞や斑点などの様々な模様が入ることを指す。斑

ウンでは何も表現型は現れない 6)。これは、FtsH2 と入り植物は人為的に園芸品種として選抜されてきたも

FtsH5 が葉緑体型 FtsH の中でも最も多く、かつ恒常的のだけではなく、自然界にもしばしば見つけることがに発現しているためだと考えられる。FtsH2 と FtsH5できる。しかし、メンデルの遺伝法則が再発見されたは～400kDa の主要な FtsH ヘテロ複合体を形成してお20 世紀初めに遺伝形質として報告されているにも関り、FtsH1/FtsH5 と FtsH2/FtsH8 のペアに代表されるよ

わらず、原因となる遺伝子の同定や詳しい解析がなさ

うに、葉緑体型 FtsH にはよく似ているが 2 つのタイプ

1)れ始めたのは最近になってからである 。また、今現が存在し、ペア内では高発現による機能の相互置換が在においても、どのように斑入りが形成されるのかに可能と考えられ、Adam らによりタイプ A/B モデルとついては不明の点が多い。斑入り植物は、全ての細胞して提唱されている 6-8)。現在 FtsH は、葉緑体におけが同じ遺伝的背景を持つにも関わらず葉緑体への分化

るプロテアーゼとしての役割である光化学系の品質管レベルが異なる細胞を同一の葉に共存させており、葉理（主に PSII 反応中心である光障害を受けた D1 タン

緑体分化を研究するための有効な解析ツールともなり

パク質の分解）と、まだ定義されていない機能を通じうる。本稿では、私たちの研究室で扱うシロイヌナズ

たチラコイド膜の形成・発達に関与していると推測さ

ナ斑入り変異体 var（yellow variegated1 (var1) および 2れている 2,3,4,9)。

(var2)）の原因遺伝子とその働きを概説し、三浦が中心
３．var2 の斑入り抑制変異体 fug1 var2 の単離 11)に行っている斑入り抑制変異体 fu-gaeri1 (fug1)の解析を通じた植物が斑入りを形成するメカニズムやその意

葉緑体分化に関わる因子およびメカニズムを解明す

義についての考察を紹介してみたい。

る目的で、var2 の斑入りを抑制することが可能なセカ
ンドサイトミューテーションの発見を試みた。var2 抑

２．斑入り変異体 var の原因遺伝子 FtsH

制変異体のスクリーニングは実は他のグループによって成功しており 10)、いくつかの劣性変異で斑入りは回

var1 および var2 は単一劣性の斑入り突然変異で、その緑色セクターではプラスチド（葉緑体発達前の構造復することは予想されていた。

物をこう呼ぶ）が正常に葉緑体へと発達している一方、

まず私たちは T-DNA 挿入変異体である var2-6 に

白色セクターのプラスチドは発達が途中で停止した未EMS で突然変異処理した M2 世代を作成し、その M2分化の状態であることが最近の私たちの研究から示唆

種子を MS 培地のプレートに播種し、斑入りが抑制さ2)されている 。これまでの研究から、原因遺伝子 VAR1

れた個体をスクリーニングした。約 10,000 個体の M2と VAR2 はそれぞれ、チラコイド膜上で異なる FtsH メ

個体を試験した中で、約 20 個体の推定の斑入りが抑制

タロプロテアーゼ（FtsH2 と FtsH5）をコードしている

された植物を単離した（図 1 参照）。単離した変異体は3-5)。シロイヌナズナは 12

fu-gaeri（斑返り）と名づけ、その 1 系統（以下、変異

個の FtsH ホモログを持っており、FtsH2 と FtsH5 を含

体名を fug1 var2 と表記する）に焦点を当てて解析を進ことが明らかとなっている3

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光合成研究

図１

2008

シロイヌナズナ斑入り変異var2の斑入りを抑制する劣性変異fug1とsco1

葉緑体タンパク質の分解を担うプロテアーゼであるVAR2の欠損により引き起こされる斑入り表現型は、葉緑体タンパク質の合成に関わる因子の機能低下によって抑制される。

めた。葉の組織の縦断切片からは、fug1 var2 は野生型

var2 の斑入り抑制実験や、IF2 欠損大腸菌株による相に比べて成長が遅いため個々の細胞は小さく見えるが、補性検定により、fug1 の原因遺伝子が実際に cpIF2 で表皮や葉肉細胞は正常に組織化されていた。透過型電あることを証明した 11)。

子顕微鏡を用いた観察では、fug1 var2 のグラナスタッ
クの発達を伴う葉緑体の構造は野生型と同等であると思われた

５．fug1 では葉緑体タンパク質合成能が低下する

11)

cpIF2 タンパク質は翻訳開始因子であるため、fug1。

における葉緑体タンパク質の合成量が低下しているかを調べる目的で、35-S 標識したメチオニンを葉に直接

４．fug1 の原因遺伝子は cpIF2 をコードしていた
fug1 は遺伝解析の結果、核の単一劣性変異であった

取り込ませ、光照射開始から一定時間ごとにチラコイためマップベースクローニングを行ったところ、原核

ド画分を抽出し、SDS-PAGE により分離し、BAS1000

生物型翻訳開始因子 2（IF2）をコードする遺伝子に単により検出した。確認できたバンドの中から D1 と11)

。葉緑体やミトコンド

LHCII を同定して、その輝度を数値化しグラフを作成

リアが持つ独自のゲノムの翻訳には、細胞質で行われした結果、核コードの遺伝子である LHCII の合成量にる核ゲノムの真核生物型翻訳機構とは異なり、原核生

は差がみられなかった。一方、葉緑体ゲノムにコード

物型の翻訳機構が用いられており、IF2 は、30S リボソ

された D1 の蓄積量は異なっており、最も差が現れたームと fMet-tRNAmet、mRNA からなる開始複合体にのは 5、10 分後のサンプルで、野生型に対し fug1 では

リボソーム大サブユニットを GTP 依存的に呼び込む

約 30%の合成量の減少を示した。この結果から fug1 に一のアミノ酸置換を発見した

役割を持つ

12-14)

おける cpIF2 の発現量低下は葉緑体タンパク質合成。シロイヌナズナゲノムには原核生物（特に初期段階）に影響することが示唆された 11)。

型 IF2 ホモログをコードする遺伝子が 2 つ存在し、GFPを用いた局在解析の結果、一つはミトコンドリアに、もう一つ（FUG1）は葉緑体に移行することが示唆され６．var2 の強光感受性も fug1 var2 では抑制される

た（以下、FUG1 を指す IF2 を cpIF2 と表記する）。まFtsH は PSII 修復サイクルにおける主要なプロテア

た T-DNA 挿入変異体の解析によって、cpIF2 タンパクーゼであると考えられており、var2 における FtsH2 の質が生存に必須であり、完全欠損すると胚性致死とな

欠損は光障害を受けた光化学系タンパク質（特に D1）

ることも明らかにした。さらに、cpIF2 の RNAi によるの蓄積を引き起こすと予想される。このような修復サ4

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2008

イクルの異常が、結果的に光化学系の電子伝達に影響入りも回復させることがわかった 11)。これらの結果はを及ぼすため、var2 の緑色組織は強光ストレスに順化

fug1 が特異的な FtsH においてではなく、FtsHs の欠損

できず、強光条件で系 II における光化学収率（クロロ全体に影響することを示唆している。var1 var2 二重変フィル蛍光による Fv/Fm 値）が著しく低下する。また、異体では白色組織の割合が高く、個体が弱勢で、種子このような強光障害後の光化学収率の回復も野生型にを得ることができないが、fug1 を導入した三重変異体

比べて遅く、かつ完全に回復しないことが知られていfug1 var1 var2 ではごく弱い斑は見られるものの、植物る 5,15)。しかし、var2 と fug1 が共存した抑制変異体のの生育も回復し種子が得られるようになる。ここで用PSII 活性の低下は野生型と同レベルであった

11)

。また、

いた変異は全て劣性で、それぞれが少なからず光合成

MS 寒天培地で生育させた fug1 は定常状態ですでにの活性低下を引き起こす変異であるにも関わらず、そFv/Fm を指標とした PSII 活性の低下を示したが、土植

れらの組み合わせによって斑入りが変化し、植物の成

えした成熟葉を使用したときの PSII レベルは Col に匹

長にも大きな影響を与えることは、自然界にある多様敵していた。この結果は、葉緑体における翻訳は比較な斑入りとその進化を考えると興味深い知見といえる。

的若い葉の最初の生合成に重要な影響を及ぼすことを
８．var2 の斑入りは別の翻訳変異体 sco1 でも抑制され意味するのかもしれない。対照的に、成熟葉では、翻訳は PSII の修復といったむしろ葉緑体のメンテナン

るスに重要な役割を持つのかもしれない。

私たちは、var2 に見られる斑入り抑制が cpIF2 に特化したものではなく、葉緑体の翻訳活性が低下した結果、起こったのではないかとの仮説を立てた。そこで
cpIF2 と同様に、葉緑体の翻訳に関与する遺伝子に変異を持った snowy cotyledon 1 (sco1)変異体に var2 を交配し二重変異体 sco1 var2 の作製を試みた。sco1 は名前が示すように子葉のみが白くなる変異体として単離され、葉緑体で唯一の翻訳伸長因子（cpEF-G）にアミノ酸置換を持つことが Albrecht らにより明らかにされている。葉緑体翻訳伸長時における cpEF-G の実際の役
割にはまだ不明の点が多いが、sco1 におけるアミノ酸
置換は cpEF-G とリボソーム複合体との結合機能に影響すると予測されている 16)。交配の結果、sco1var2 二重変異体では子葉が白い表現型を示すが、本葉での斑入りを抑制することが明らかとなった。これらの結果により、当初予想したように、葉緑体タンパク質の翻訳活性低下が斑入りと関係していることが強く示唆さ

図２

斑入り変異var2の強光感受性もfug1 var2では

れた。

抑制される
土植えした成熟葉に 800μmol/m2/s の強光を 2 時間照９．正常な葉緑体への分化には葉緑体内タンパク質の射した。
各 Fv/Fm 値は 10 分間の暗順化後に測定した。
グラフの下には葉の FvFm 値を擬似カラーで示した。

合成と分解のバランスが重要
FtsH は様々な葉緑体タンパク質（Rieske FeS17 ） ,LHCII18), D115,19,20)を含む）の ATP 依存的分解に関与す

７．fug1 の斑入り抑制効果

る。それらと私たちが遺伝学的に明らかにした結果か交配実験の結果、fug1 は var2 とは別の FtsH ホモロ

ら、葉緑体タンパク質の合成と分解のバランスは、少グが欠損した var1 変異体（弱い斑入り表現型）や var1

なくとも var 変異体のケースにおいては、斑入りを引

var2 二重変異体（アルビノに近い斑入り表現型）の斑き起こす決定因子の一つであると現在のところ考えら

518 (1)

光合成研究

2008

れている。一般化できるかどうかはわからないが、斑

らかになりつつある。自然界において私たちは、遺伝入りがおこる分子メカニズムを明らかにできた最初の学的な変異だけではなく、病原菌の感染や除草剤散布例といえる。

などの外的要因によっても葉の斑入りを観察することバランスには閾値が存在すると仮定すると、閾値以もあるので、斑入りという表現型は植物にとって厳し

上をバランスがとれた状態と考えることができる。閾

い環境条件下で生き残る生存戦略の一つなのかもしれ

値以上では細胞は正常に見える葉緑体への分化を運命ない。そのような観点からも今後研究を進めたいと考づけられるが、閾値以下である細胞は葉緑体分化が不えている。

可逆的に抑制され、白色セクターを形成すると考えら

最後に本稿は、2007 年 5 月に開催された第 7 回光合れる。一枚の斑入り葉における白色セクターの面積は成研究会シンポジウムにおいて三浦が発表し、ポスタ

後期葉ほど減少していくことから、この閾値はおそらー賞を頂いた発表内容を中心に紹介したもので、受賞

く植物個体の生育や環境条件に依存して変化していくとこのような話題提供の機会を下さった伊藤会長と編のであろう。完全な葉緑体の機能を阻害するように働

集幹事の野口先生にこの場を借りてお礼申し上げます。

く fug1 におけるタンパク質合成の減少は、おそらく閾
値のラインを下げ、多くの細胞が正常な葉緑体に発達

参考文献

するようにさせているのではないかと予想される。

1. Sakamoto, W. (2003) Leaf-variegated mutations andtheir responsible genes in Arabidopsis thaliana, Genes
Genet. Syst. 78, 1–9.
2. Kato, Y., Miura, E., Matsushima, R., and Sakamoto, W.
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3. Chen, M., Choi, Y., Voytas, D. F., and Rodermel, S.
(2000) Mutations in the Arabidopsis VAR2 locus cause
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ATP-dependent protease in Arabidopsis, Plant Cell

図３

Physiol. 41, 1334–1346.

植物の葉に斑入りを起こす閾値モデル

左側には葉緑体タンパク質の合成能力と分解能力が釣5. Sakamoto, W., Tamura, T., Hanba-Tomita, Y., andり合った正常な葉緑体（上）と不釣合いな var2 白色セMurata, M. (2002) The VAR1 locus of Arabidopsis

クターの異常なプラスチド（下）の電子顕微鏡写真を

encodes a chloroplastic FtsH and is responsible for leaf

示した。

variegation in the mutant alleles, Genes Cells 7, 769–780.
6. Sakamoto, W., Zaltsman, A., Adam, Z., and Takahashi,
Y. (2003) Coordinated regulation and complex formation

１０．おわりにof YELLOW VARIEGATED1 and YELLOW

本研究を通して、斑入り形成に関わる新規の制御因
子や経路を同定することはできなかったが、抑制変異

VARIEGATED2, chloroplastic FtsH metalloproteases

体候補を多数単離できたことからもわかるように、var

involved in the repair cycle of photosystem II in

における葉の斑入り抑制は種々の要因で起こるのであArabidopsis thylakoid membranes, Plant Cell 15,

ろう。また、劣性変異体を用いた最近の研究からも、2843–2855.
7. Yu, F., Park, S., and Rodermel, S. R. (2004) The

葉の斑入りは様々な原因を通して起こりうることが明6

光合成研究18 (1)

2008

Arabidopsis FtsH metalloprotease gene family:

Mullineaux, C. W., Robinson, C., and Mann, N. H.

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Arabidopsis thaliana in the photosystem II repair cyclein vivo, J. Biol. Chem. 277, 2006–2011.

8. Zaltsman, A., Ori, N., and Adam, Z. (2005) Two types of

16. Albrecht, V., Ingenfeld, A., and Apel, K. (2006)

FtsH protease subunits are required for chloroplastbiogenesis and Photosystem II repair in Arabidopsis,

Characterization of the snowy cotyledon 1 mutant ofPlant Cell 17, 2782–2790.

Arabidopsis thaliana: The impact of chloroplastelongation factor G on chloroplast development and9. Sakamoto, W. (2006) Protein degradation machineries inplant vitality, Plant Mol. Biol. 60, 507–518.

plastids, Annu. Rev. Plant Biol. 57, 599–621.

17. Ostersetzer, O., and Adam, Z. (1997) Light-stimulated

10. Park, S., and Rodermel, S. R. (2004) Mutations in
ClpC2/Hsp100 suppress the requirement for FtsH indegradation of an unassembled Rieske FeS protein by athylakoid membrane biogenesis, Proc. Natl. Acad. Sci.

thylakoid-bound protease: The possible role of the

USA 101, 12765–12770.

FtsH protease, Plant Cell 9, 957–965.
18. Żelisko, A., Garcia-Lorenzo, M., Jackowski, G.,

11. Miura, E., Kato, Y., Matsushima, R., Albrecht, V.,
Laalami, S., and Sakamoto, W. (2007) The balance

Jansson, S., and Funk, C. (2005) AtFtsH6 is involved

betweeninin the degradation of the lightharvesting complex II

chloroplasts determines leaf variegation in Arabidopsis

during high-light acclimation and senescence, Proc.

yellow variegated mutants, Plant Cell 19, 1313-1328.

Natl. Acad. Sci. USA 102, 13699–13704.

proteinsynthesis

anddegradation

12. Ramakrishnan, V. (2002) Ribosome structure and the

19. Lindahl, M., Spetea, C., Hundal, T., Oppenheim, A. B.,

mechanism of translation, Cell 108, 557–572.

Adam, Z., and Andersson, B. (2000) The thylakoid
FtsH protease plays a role in the light-induced turnover

13. Manuell, A., Beligni, M. V., Yamaguchi, K., andMayfield, S. P. (2004) Regulation of chloroplastof the photosystem II D1 protein, Plant Cell 12,translation: Interactions of RNA elements,

419–431.

RNA-binding proteins and the plastid ribosome,

20. Komenda, J., Barker, M., Kuviková, S., de Vries, R.,

Biochem. Soc. Trans. 32, 601–605.

Mullineaux, C. W., Tichy, M., and Nixon, P. J. (2006)

14. Laursen, B. S., Sorensen, H. P., Mortensen, K. K., and

The FtsH protease, slr0228, is important for quality

Sperling- Petersen, H. U. (2005) Initiation of protein

control of photosystemtwo in the thylakoid membrane

synthesis in bacteria, Microbiol. Mol. Biol. Rev. 69,

of Synechocystis PCC 6803, J. Biol. Chem. 281,

101–123.

1145–1151.

15. Bailey, S., Thompson, E., Nixon, P. J., Horton, P.,

7

光合成研究18 (1)

2008

TOPICS

集光性色素タンパク質 CP29 は光合成ステート遷移に必須である
北海道大学

低温科学研究所

生物適応機構学講座
得津隆太郎

光化学系間を移動しているのか、また PSI-LHCI/II 超

1. はじめに植物が光合成を行うにあたり、2 つの光化学系 (PSI、複合体の形成において、どのような役割を担っている

PSII) 及び、その光化学系周辺集光アンテナ (LHC) は、のかは、明らかではない。そこで、本研究では、単細光エネルギーを捕集し、化学エネルギーへの変換を行

胞緑藻 Chlamydomonas reinhardtii において、モノマーっている。最適な光合成効率を保つためには、生育す

LHCII である CP29 及び CP26 がステート遷移にどのよる環境条件に応じて光化学系間の励起状態のバランス

うな影響を及ぼすか検討した。

が維持される必要がある。どちらかの光化学系が優先的に励起される状態が長期間続いた場合、光化学系タ

2. ステート遷移と集光性色素タンパク質

ンパク質の発現量比を調整することで光環境適応する

C. reinhardtii には、4 種類の三量体 LHCII （Type I

ことが知られている。しかし、このようなタンパク質～IV）、2 種類の単量体 LHCII （CP26, CP29） の 6 タの発現制御が間に合わないような急激な光環境の変化

イプの LHCII タンパク質が存在する。これら中でのが起きた場合、光化学系間の励起状態のバランスが崩

LHCII Type II、CP26 及び CP29 が、ステート 2 においれてしまう危険性がある。そこで、植物は、ステートて PSI に結合することがわかっている 3)。このうち、遷移と呼ばれる光化学系超複合体の再構成機構により、

特に CP29 は、他の LHCII に比べてリン酸化部位が多短期間での光環境適応を行う。ステート遷移 (ステーいことや 4)、シングルパーティクル解析でも PSI に結ト 1 から 2 への遷移) では、次のような段階的な反応

合することが示唆されているため 5)、ステート遷移にが起きることが知られている 1)。1) 光環境の変化など

おいてより中心的な役割をもつことが予想される。本に伴い PSII が優先的 (または過剰) に励起されると、研究では、ステート遷移における単量体 LHCII の役割

2) プラストキノンプールの酸化還元状態の変化をシを明らかにするため、RNAi を用いて CP29 及び CP26

グナルとして、LHCII リン酸化酵素が活性化される。

それぞれの発現を抑制した変異株 (b4i, b5i) を作成し

3) この LHCII リン酸化酵素は、PSII に結合する集光た。

性色素タンパク質である LHCII をリン酸化し、PSII から解離させる。4) PSII から解離した LHCII は、チラコ

3. RNAi 変異株のステート遷移能力

イド膜中を移動し、PSI に再結合する。5) これにより、得られた RNAi 株 (b4i、b5i) のチラコイド膜を単離

PSI の励起状態が上昇し、各光化学系間の励起割合のしてタンパク質組成を調べたところ、標的タンパク質

バランスが維持される。これまで、長い間、ステート以外の光化学系タンパク質に、影響は見られなかった。

2 で形成される PSI-LHCI/II 超複合体の素性は明らかにこのことから、RNAi によるタンパク質の発現抑制が2)されていなかった。しかし、最近、Kouřil ら はシン

効率的かつ特異的に行われていることが確認できた。

グルパーティクル解析を行い、PSI に 3 量体 LHCII がそこで、これら RNAi 株のステート遷移能力を以下の結合している可能性を示唆した。また Takahashi ら

3)

方法で解析した。

が、この PSI-LHCI/II 超複合体にはモノマーLHCII であ

まず、ウェスタンブロッティング法により、ステー

る CP29 と CP26 が結合していることを示した。
しかし、ト遷移に必須である LHCII のリン酸化状態の変化を調

これらのモノマーLHCII がステート遷移により実際にべた。各変異株では、野生株と同様に、ステート遷移8

光合成研究18 (1)

2008

によるリン酸化の進行が観察された (data not shown)。

解離したことを示唆する。さらに、2 つの RNAi 株でしたがって、2 つの RNAi 株では、LHCII リン酸化酵

は、どちらにおいても LHCII が PSII から解離すること

素による LHCII のリン酸化は起きており、プラストキがわかった (図 1 (A))。一方、WT において同時に観ノンプール還元のシグナル伝達は正常に行われている

察される 720nm 付近の PSI 由来の蛍光ピーク上昇は、ことがわかった。さらに、LHCII が PSII から解離してPSI への LHCII の再結合を示す。この蛍光ピークの上

6)

を行っ

昇は WT と b5i 株において見られたが、b4i 株では見らたところ、ステート遷移に伴う PSII からの蛍光の減少れなかった。このことから、b4i 株では、PSII から解(qT クエンチング) が確認された (data not shown)。ま離した LHCII が、PSI に再結合しない可能性が示唆さた、同時に FIRe 法を用いて PSII のアンテナの吸収断れた。この可能性をより直接的に明らかにするため、面積を測定した結果、ステート遷移に伴い PSII のアン

各ステートにおける蛍光励起スペクトルを測定し 2)、

テナサイズがいずれも小さくなっていることが明らか

その差スペクトルを求めることでステート 2 特異的にとなった (data not shown)。これらの結果は、各変異株

PSI へのエネルギー伝達を行っている成分を観察した。

に お い て 、 ス テ ー ト 遷 移 で の PSII 側 で の 反 応

WT では、650nm 及び 675nm 付近での蛍光のピークが(PSII-LHCII 超複合体からの LHCII の解離) は正常に機検出されたことから、LHCII が PSI へ再結合している

能していることを示している。

ことが示された (図 1 (B))。２つの RNAi 株のうち、いるか調べるために、蛍光クエンチング解析

ステート遷移では、光化学系間で励起エネルギーの

b5i 株においては、WT と同様の蛍光ピークが観察され再分配が行われる。そこで、励起エネルギー分配の変た。ところが、b4i 株ではステート遷移欠損コントロ

化を観察するために、ステート 1 からステート 2 に誘ール株である DLSΔ変異株 7)と同様、蛍光の変化が観察

導し蛍光発光スペクトルを測定した。この結果、野生されなかった。このことから、b4i 株では、ステート

株 (WT) では、PSII 由来の 690nm 付近の蛍光ピーク遷移に伴う LHCII-PSI 間のエネルギー伝達が起きておの低下が観察された (図 1 (A))。これは PSII へのエネ

きていないことが明らかになった。

ルギー分配の減少を反映しており、PSII から LHCII が

図 1

ステート遷移誘導による蛍光発光及び励起スペクトル変化(A) 77 K における蛍光発光スペクトルの測定を行った。細線:ステート 1、太線:ステート 2。PSII の蛍
光ピーク 6)で規格化後、クエンチング解析から得られた PSII 蛍光値 (Fm’) の減少率でスペクトル補正を行った。DLSΔは、シトクロム b6f の変異株で、ステート遷移欠損コントロールとして用いた 7)。
(B) 77 Kにおける蛍光励起スペクトルの測定を行った。ステート1及びステート2での蛍光励起スペクト
ル (718 nm励起) を測定し、697 nm (PSI吸収帯) で規格化を行った。図の線は、ステート2からステー
ト1の測定値を差し引いた、差スペクトルを表している。

9

光合成研究18 (1)

2008

4. ステート遷移と PSI-LHCI/II 超複合体
前項までの光学的解析から、PSII から解離した
LHCII が b4i 株では PSI に再結合していない可能性が明らかとなった。さらに、生化学的な解析を行い、ス
テート 2 の変異株において、PSI-LHCI/II 超複合体が形成されているか検証した。ショ糖密度勾配超遠心法により、チラコイド膜中に存在するクロロフィルタンパ
ク質の分離を行ったところ、b5i 株では WT と同様に
PSI-LHCI/II 超複合体の存在を示す結果 (A3’バンドの検出) が得られた (図 2 (WT、b5i))。しかし、CP29 発
図 2

現抑制株では A3’バンドは検出されず、PSI-LHCI/II 超

ショ糖密度勾配超遠心によるクロロフィルタ
ンパク質複合体の分離複合体が形成 されていない ことがわかっ た (図 2(A) ステート 2 に固定したチラコイド膜を可溶化し、ショ糖密度勾配超遠心を行った。A1-A3’の 4(b4i))。

つのバンドは、それぞれ A1: Free LHCII、A2: PSII

本研究の結果は、ステート遷移は 2 つの反応；

core、A3: PSI-LHCI supercomplex、A3’: PSI-LHCI/II(1) LHCII がリン酸化を経て PSII から解離する。

supercomplex を示す 3)。
(B) A3’画分に含まれる LHCII。PSI のサブユニット(2) 解離した LHCII が PSI へ再結合する。

の一つである PsaA の量で規格化し、各抗 LHCII

を経て進行することを示している。b4i 株では、この抗体を用いて検出を行った。Type III 及び Type IV

反応のうち、PSII から LHCII が解離する部分に関しては検出されなかった (data not shown)。

は正常に機能していた。しかし、PSI-LHCI/II 超複合体の形成されないことから、LHCII の中でも CP29 を欠り、PSI-H は、LHCII が PSI に再結合するためのドッ損すると、解離 LHCII の全てが PSI に再結合できない

キングサイトとして考えられている 8)。今回の結果とことが明らかとなった (図 3)。このことから、CP29

併せ考えると、ステート遷移に伴う PSI と LHCII の結は PSI と LHCII の間のリンカーとして機能していると合には、CP29 および PSI-H が必須であり、それぞれ考えられる。これまでの報告から、PSI のサブユニッ

PSI-LHCI/II 超複合体の形成において、リンカーおよびト で あ る PSI-H を 欠 損 し た 高 等 植 物 Arabidopsis

ドッキングサイトとして働いていると考えられる。

thaliana において、ステート遷移の欠損がわかってお図 3

野生株と比較した各変異株におけるステート遷移モデル
PSI に含まれる『H』は、CP29 ドッキングサイトと考えられる PSI-H8)を示している。

10

光合成研究18 (1)

2008

4. Turkina, M. V., Kargul, J., Rivero, A. B., Villarejo, A.,

5. まとめBarber, J., and Vener, A. V. (2006) Environmentally

本研究により、単量体集光アンテナ分子である CP29
が C. reinhardtii のステート遷移に必要不可欠であるこ

modulated

phosphoproteomeとが明らかとなった。CP29 は三量体 LHCII と PSI を

membranesin繋ぐリンカーとして働いていると考えられる。今後は、reinhardtii, Mol. Cell. Proteomics 5, 1412–1425.

the

green

of

photosynthetic

alga

Chlamydomonas

今回報告した LHCII 以外に、4 種類の 3 量体 LHCII の5. Kargul, J., Turkina, M. V., Nield, J., Benson, S., Vener, A.

変異体を作成し、全 6 種の LHCII がステート遷移におV., and Barber, J. (2005) Light-harvesting complex II

いて担う役割を明らかにしたい。

protein CP29 binds to photosystem I of Chlamydomonas
reinhardtii under State 2 conditions, FEBS J. 272,
4797–4806.

参考文献
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Photosynth. Res. 94, 307–314.

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photosystem I and light-harvesting complex II of

Chimeric fusions of subunit IV and PetL in the b6 f

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complex of Chlamydomonas reinhardtii, J. Biol. Chem.

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277, 12446–12455.

(2006) Identification of the mobile light-harvesting

8. Lunde, C., Jensen, P. E., Haldrup, A., Knoetzel, J., andcomplex II polypeptides for state transitions inScheller, H. K. (2000) The PSI-H subunit of photosystem

Chlamydomonas reinhardtii, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S.

I is essential for state transitions in plant photosynthesis,

A. 103, 477–482.

Nature 408, 613–615.

11光合成研究18 (1)

2008

TOPICS

北海道サロマ湖に生息するアイスアルジーにおける明反応の日周変動
兵庫県立大学大学院

生命理学研究科

生命科学専攻藍川晋平

1. アイスアルジーについて
1-1 アイスアルジー
アイスアルジーは海氷底部で光合成を行い繁殖する
微細藻類群であり、ケイ藻や渦鞭毛藻がその主たる構成種である1)。アイスアルジーは北極海、南極海などの高緯度の海氷域から日本のサロマ湖（図１）のような低緯度の季節海氷域にまで生息しており、海氷生態系を支える重要な光合成生物である2,3)。アイスアルジ
ーが生育する海氷底部の光強度は、海氷面よりも格段に小さく、海氷の厚さにも拠るが、10%程度から1%程

図１ 北海道とサロマ湖およびアイスアルジー
採集地点の地図

度以下しか届かない弱光環境である4)。このような弱光環境にも関わらずアイスアルジーはほぼ一日に一回
分裂し5)、海氷底部を褐色に染めるほど増殖する6,7)（図２a）。

1-2 これまでにわかっているアイスアルジーの光合成
特性
アイスアルジーは弱光環境に適した光合成を行っており、炭素固定速度は光エネルギーの量に律速されている8,9)。より効率的な光合成のため、海氷下の弱光環

図２ サロマ湖における海氷下のアイスアルジー（a）と そ れ の 主 な 優 先 種 Detonula confervacea （ b ） 、Thalassiosira spp.（c）および Melosira arctica（d）

境とはいえ、刻々と変化する光強度に合わせ光合成系を調節していると予想される。これまでにもアイスア
ルジーの光合成の一日の中での変化が調べられているとつながる潟湖であり、冬期は50cm程度の海氷に覆わ

10-12)。しかし、天候の影響や測定例が少ない事もあり、れる。３月初めのサロマ湖の海氷下では0から35 µmol

光強度の変化に対するアイスアルジーの光合成特性のphotons・m-2・s-1の光強度の日周的変化が観測されてい変化との間に明瞭な相関関係を見いだされていない。

る12）。2005年3月3日および4日の連続した２日間に亘り、湖岸から2 km沖合の氷上で、午前9時、11時、午1-3 本研究について

後2時、5時にアイスアルジーを採集した。合計８回のそこで本研究では自然環境において一日を単位とし採集は、半径2 m以内の地点で行った。直径7 cmのアイ

た光強度の周期的な変化の下、アイスアルジーが効率

スコアドリルで氷柱を切り出し、底部の茶色に染まっ的な光合成のために光合成系をどのように調節していた部分（図２a）を切り取り、測定用試料とした。採集

るのか、北海道サロマ湖に棲息するアイスアルジーを後一時間以内にPulse Amplitude Modulation （PAM）に対象として調べた。サロマ湖は２カ所でオホーツク海

より光合成の能力を示す最大電子伝達活性(ETRmax)

12

光合成研究18 (1)

2008

および過剰な光エネルギーの消散の程度を示す非光化

PAM蛍光法により光合成活性の測定を行った。低温

学的消光（NPQ = [Fm-Fm’] / Fm）の測定を行った。ま

下で暗順応（20〜60分）を行ったアイスアルジーに対た光エネルギー捕集や過剰な光エネルギーの消散機構

し、一定強度（64, 120, 240 あるいは350 µmol photons・に関わる光合成色素の日周変化を色素分析によって調

m-2・s-1）の連続光を五分間照射し、蛍光および照射しべた。

た連続光の強度から相対的な電子伝達速度（rETR）を算出した。このrETRの最大値rETRmaxの時刻による変2. 基礎データ化を図３に示した。rETRmaxは正午頃に高くなるベル

2-1 光強度の日周変化

型の変化を示した。この変化は光強度の変化とよく対サロマ湖に近い網走気象台における日照量（MJ・応していた。このことから、アイスアルジーは刻々と-2

変化する光強度に合わせて光合成機構を調節し、より

-1

13)

m ・h ）のデータ や氷上で計測した光量子数（PAR;-2-1µmol photons・m ・s ）のデータによると、2005年3

効率よく光合成を行っていると考えられる。これらの月2、3、4日の光環境は三日ともほぼ同じ変化を示した。

結果は他の光合成生物で得られている炭酸固定の日周

このことから、3月3日と3月4日に採集したアイスアル変化とよく一致している14)。

ジーは共に同じような光環境の変化を経験しており、受光履歴の類似した試料であると言える。

3-2 NPQ
低温で暗順応した（＞30分）アイスアルジーを使い各種光強度（64と350 µmol photons・m-2・s-1）の連続

2-2 採集試料による種構成の違い
2005年3月3日および4日に午前9時、11時、午後2時、光照射下で5分間、過剰な光エネルギーの消散の程度を5時に採集したそれぞれの試料の種構成を顕微鏡によ示すNPQを測定した。いずれの連続光強度においても、り分析した。その結果、本研究で採集したアイスアル

約5分間の励起光照射によりNPQは定常状態に達した。

ジーは主にケイ藻で構成されていた。また、いずれの

この定常状態に達したNPQの値（NPQss）の日周変化

試 料 に お い て も Detonula confervacea （ 図 ２ b ） 、を図４に示した。64 µmol photons・m-2・s-1の励起光をThalassiosira spp.（図２c）および Melosira arctica（図照射した場合、2005年3月3日、3月4日のNPQssは午前9２d）が細胞数全体のおよそ80%を占めており、特に時から正午頃（午前11時、午後2時）にかけて減少し、Detonula confervaceaが全体の50%近くを占めていた。

再び午後5時に増加した。350 µmol photons・m-2・s-1の

このことから採集時間の異なる試料間の光合成特性の励起光を照射した場合、NPQssは午前9時から正午頃違いに対して、種構成の相違を考慮する必要は小さい（午前11時、午後2時）にかけて増加し、午後2時からといえる。

午後5時にかけて減少した。これらの変化は光強度の変化とよく対応しており、アイスアルジーが光強度の変3. PAMによる測定結果化に合わせて過剰な光エネルギーの消散機構を調節し3-1 光合成活性ていると考えられる。

rETRmax の日周変動（2005 年 3 月 3 日
および 4 日）

図３

図４

13

NPQの日周変動（2005年3月3日）

光合成研究18 (1)

2008(a)

3-3 色素分析(HPLC)
光エネルギー捕集や過剰な光エネルギーの消散機構には、補助色素が深く関わっている。本研究で採集したアイスアルジーを主に構成するケイ藻はFucoxanthin
chlorophyll binding protein (FCP)によって光捕集を行っており、FCPは主にChl a、Chl c1+c2、fucoxanthinなどの光合成色素を含んでいる15)。また、ケイ藻の過剰な
光エネルギーの消散機構にはdiadinoxanthin（DD）、
diatoxanthin（DT）が関わっていることが報告されている16-18)。

(b)

上述のように、日中の光強度の変化に応じて
rETRmaxおよびNPQが変化した。そこで2005年3月3日と3月4日に採集したアイスアルジーにおいて、これらの光合成色素がどのような日周変動を示すのかHPLC
による色素分析を行い調べた（図５a）。本研究で採集したアイスアルジーに含まれる主な光合成色素はChla、Chl c1+c2、fucoxanthin、diadinoxanthin、diatoxanthin、
β-caroteneであった。相対値は、上記の主な色素のChla量（mol）に対するそれぞれの色素のモル比で表した。
図５a に示した結果から、fucoxanthin、Chl c1+c2はChlaに対しての65%、30%をそれぞれ占め、時刻による有図５ Chlaに対する光合成色素の相対含有量（ a） と含 有量の 少 ない DD+DTお よ びβ
-caroteneを拡大し表した（b）

意義な変化はなかった。この事からアンテナタンパク
質の量は変化していないと考えられる。
次に本研究で採集したアイスアルジーにおけるDDに利用する事が出来るが、強光に対する防御機構は比とDTの合計量はChl a量の約4%程度と少量であったの

較的低い光合成タイプ、Bタイプは午前11時、午後2時

で、β-carotene（Chl a量の約1%）と共にそれらの色素にみられたタイプでより強い光強度でも光合成を行うの各時間における相対値を図５b に拡大し、示した。

事ができ、強光に対する防御機構も比較的高い光合成

β-caroteneの含量は時刻による顕著な変化は確認できタイプである。AタイプはBタイプよりも弱光をより効なかったが、DD+DTの量は日照時間の経過とともに増率的に利用できる。このようなAタイプとBタイプ間の加し、明朝には再びもとの値程度まで減少していた。

シフトが光強度に応じて起こっていると考えられる。

午後5時におけるDD+DTの量は午前中（午前9時あるい

つまり、光エネルギー電子伝達活性および過剰な光エは午前11時）のおよそ1.25倍に増加していたが、図４

ネルギーの消散機構は日の出から正午ごろにむけて光に示したNPQの日周変化と一致しなかった。

強度の増加と共にAタイプからBタイプにシフトして
いき、さらに正午ごろから夕暮れにむけて光強度の減

4. まとめ少と共にBタイプからAタイプにシフトしていくとい本研究により、サロマ湖のアイスアルジーが刻々った変化が起こっているのではないだろうか。そして、と変化する光強度に応じて光合成電子伝達系やその保光強度に応じ、AタイプとBタイプの相対的な量比が絶護機構をダイナミックに調節している事を示す結果を妙に調整されているのではないだろうか。さらに、本得ることができた。時刻によってアイスアルジーの光研究により過剰な光エネルギーの消散機構、つまりそ合成特性は二つタイプに大別できる。Aタイプは午前9の最大活性が、光強度に合わせてごく短時間の内に変時、午後5時にみられたタイプで弱光を効率的に光合成わる事が明らかになった。この変化はDD+DTの日周変

14光合成研究18 (1)

2008

化と一致しない事から、これまで室内実験などで明ら

and the primaryproduction in Saroma Ko lagoon and

かになっているキサントフィルサイクルの調節機構だ

Resolute Passage, 1992, Proc. NIPR Symp. Polar Biol. 8,けで単純に理解する事はできない。過剰な光エネルギ

54–56.

ーの消散は、DD+DTの量だけではなく、その他の要因

9. Kudoh, S., Imura, S., and Kashino, Y. (2003)

によっても調節されているという事を示唆するものでXanthophyll cycle of ice algae on the sea ice bottom inある。この点については今後さらなる研究が必要であ

Saroma Ko lagoon, Hokkaido, Japan, Polar Biosci. 16,

ろう。

86–97.

自然界において光合成生物はそれぞれに生存戦略が10. Macminn, A., Ryan, K., and Gademann, R. (2003)

あると考えられるが、海氷下の限られた環境ではより

Diurnal changes in photosynthesis of Antarctic fast ice

低コストで生活しつつも、より多くの光エネルギーを

algal communities determined by pulse amplitude

集める事が重要であろう。そのために、タンパク質や

modulation fluorometry, Mar. Biol. 143, 359–367.

色素などの物質の代謝をなるべく抑え、限られた光エ11. Macminn, A., and Hattori, H. (2006) Effect of time of

ネルギーを効率的に光合成に利用する方法をアイスア

day on the recovery from light exposure in ice algae

ルジーは備えていると言えるのではないだろうか。

form Saroma Ko lagoon, Hokkaido, Polar Biosci. 20,
30–36.
12. Kudoh, S., Robineau, B., Suzuki, Y., Fujiyoshi, Y., and

参考文献
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Ocean, Deep sea Res. II 44, 1623–1625.

light-harvesting carotenoid-Chlorophyllc-Chlorophylla-

4. 岸野

元彰

氷生態系

(2002) 海氷と光環境: 月刊海洋protein of Phaeodactylum tricornutum, Photochemistry

海and Photobiology 33, 903-907.

号外No. 30, pp 84–93, 海洋出版株式会社.

5. Kudoh, S. (1993) Response of microalgal primary

16. Olaizola, M., Bienfang, P. K., and Ziemann, D. A.

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Photosynthetic characteristics of ice algae with specialof xanthophylls-cycle pigments in a marine diatom,emphases on temperature and light conditions, J. Mar.

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Phycol. Res. 51, 168–172.

8. Kudoh, S. (1995) Characteristics of ice algal community15

光合成研究解18 (1)

2008

説

植物の光情報受容体フィトクロムの細胞内シグナル伝達機構
九州大学

農学研究院
松下智直

触れてみたい。また本稿では、研究の流れを把握する

1. はじめに地に根を下ろし、基本的に機動性を欠く植物にとっことに重点を置いたため、ポイントとなる研究のみのて、自らのおかれた環境にうまく適応していくことは、紹介にとどめ、またその実験内容の詳細についても割生存のために必須である。その際植物は、周囲の環境愛した点、ご容赦願いたい。

を把握するために、光を主な情報源として利用してお2. フィトクロムとはり、その情報に応じて様々な生理反応を巧みに調節することにより、適応を図っている。つまり、植物にとフィトクロムは植物界に広く認められる主要な光情って光は、「光合成の駆動力」の他に、周囲を知るため

報受容体であり、その分子は単量体分子量約 12 万の水の「情報」としての意味を持つわけだが、植物はこの溶性色素蛋白質で、タンパク質部分と、それに共有結「情報としての光」を捉えるための受容体を 3 種類、合する発色団と呼ばれる、光を吸収するための色素分

光合成色素とは別に進化させてきた。それが、赤色光・子から成る 1)。フィトクロム分子の最大の特徴は、活遠赤色光を受容するフィトクロムと、青色光を受容す性型である遠赤色光吸収型（Pfr 型）と不活性型である

るクリプトクロム、フォトトロピンであり、それぞれ赤色光吸収型（Pr 型）の二つの立体構造の間を相互変がさらに分子ファミリーを形成している（図１）。

換し、赤色光と遠赤色光によって分子機能が可逆的に

本稿では中でも、1959 年の発見以来精力的に研究がオン・オフされるという点である（図２）。つまり、赤続けられてきたが、最近になってもその作用機構につ色光を吸収したフィトクロム分子は不活性型の Pr 型

いての定説が二転三転するという、長くて「複雑な」から活性型の Pfr 型に変換され、様々な光応答を引き研究の歴史を持つフィトクロムについて、これまでの起こす。逆に、遠赤色光を吸収すると、Pfr 型は Pr 型

研究の流れを振り返ると共に、今後の課題についてもに戻され、活性を失う。このようにして、フィトクロ

図1

植物の３つの光情報受容体

それぞれが分子ファミリーを形成し、植物は目的に応じてこれらを巧みに使い分けることによって、様々な生理反応を制御する。そしてこれら様々な光応答を通して、最終的に植物は自らの置かれた環境に置いて最大限の光合成量を獲得している。ここでは、シロイヌナズナでの例を示す。

16

光合成研究18 (1)

2008

ムは光に応答する分子スイッチとして働く。
植物はその生活環を通して、実に様々な光応答を示すが、その殆ど全てにフィトクロムは中心的な役割を果たしており、中でも、種子の光発芽、芽生えの緑化、
避陰反応（他の植物の陰から抜け出ようとする反応）、
花成における日長感受などは、典型的なフィトクロム
反応として知られている 2)。フィトクロムにより制御
図2

される光応答の多くでは、赤色光・遠赤色光がそれぞ

フィトクロムは光に応答する分子スイッチとして働く

れ促進的・阻害的に働き、さらにその効果が可逆的で不活性型である Pr 型が赤色光を吸収することにより、

あるが、それはフィトクロム分子が持つ上記の光可逆活性型の Pfr 型に変換され、様々な光応答を引き起こ

的立体構造変換という性質に基づいている。

す。逆に、Pfr 型が遠赤色光を吸収すると、Pr 型に戻され、活性を失う。

このような非常にユニークな分光学的性質に加えて、黄化芽生え（暗所で育った芽生えのこと。いわゆる「も容して Pfr 型に変換されると速やかに分解される 1)。

やし」）において蛋白質が非常に高レベルで蓄積するこ

したがって、phyA は明所での生育にはほとんど関わらとなどが幸いして、フィトクロムは赤・遠赤色光可逆

ず、実際に phyA を完全に欠く変異体は明所で異常を的反応の光受容体として、1959 年という植物の制御因

示さず、正常に生育する。また、phyB から phyE が典子としては例外的に早い時期に発見された。そしてそ型的なフィトクロム反応である赤色光・遠赤色光可逆

こから、1980 年代になって分子生物学的、分子遺伝学的な反応を制御するのに対して、phyA が制御する反応

的手法が取り入れられるようになるまでは、黄化芽生には赤色光・遠赤色光可逆性は見られない 4)。黄化芽

えから大量に得られるフィトクロム蛋白質試料を用い生えにおいて高レベルに蓄積した phyA は、極めて微て、分光学的解析と生化学的解析が精力的に行われ、弱な光に対する非常に感度の高い応答を担っており、興味深い知見が豊富に蓄積された。しかしながら、実この光応答は紫外光から遠赤色光までの全ての波長域

は黄化芽生えにおいて高レベルに蓄積するのは、フィの光によって誘導される。さらに黄化芽生えにおいて

トクロム分子種の中でも極めて特殊な働きをするフィ

phyA は、連続遠赤色光に応じて擬似的な緑化を引き起

トクロム A (phyA) のみであり（後述）、したがってフこすことが知られているが、この現象の生理学的意義

ィトクロム研 究の初期 に蓄 積された 知見 の殆どはは不明である。このように phyA は、教科書的なフィ

phyA に関するものであると考えられる。そしてこのこ

トクロム応答からかけ離れた、非常に特殊な反応様式とが、その後のフィトクロム研究の方向性を少なからを持つことから、そのシグナル伝達機構は、それ以外

ず惑わすこととなる。

の典型的なフィトクロム分子種（phyB〜phyE）のもの

1980 年代に入り、分子生物学や分子遺伝学の手法がとは大きく異なっていると考えられ、両者を決して混同せぬよう注意を払う必要がある。

導入されると、フィトクロム研究は一気に加速する。
まずモデル植物であるシロイヌナズナにおいて、異なる遺伝子にコードされた phyA から phyE までの 5 つの3. フィトクロムの細胞内局在とシグナル伝達機構

フィトクロム分子種が存在することが示され、さらにフィトクロムの発見以来、そのシグナル伝達機構のそれぞれの分子種の変異体が単離され、その表現型解解明はフィトクロム研究者の最大の目標であり、これ

析から、分子種ごとの生理的な役割が明らかにされてまでの研究の歴史の中で様々な説が提唱・支持されて3)いった 。その結果、phyA は他の分子種とは大きく異きたが、その定説は二転三転とし、いまだに解決されなる性質を持ち、フィトクロムとしては極めて特殊なるに至っていない。とくに研究の初期において、フィ働きをすることがわかった。

トクロムのシグナル伝達研究が迷走することとなった

phyA 以外の全ての分子種（phyB から phyE）が明暗

大きな理由の一つが、生化学的研究に用いた試料が、にかかわらず一定のレベルで少量存在するのに対して、

フィトクロムとしては非常に特殊な phyA 蛋白質であphyA だけは暗所で高レベルに蓄積し、ひとたび光を受ったためだと考えられる（2 参照）。

17

光合成研究18 (1)

2008

このようにフィトクロムの作用機構についての統一

末端側領域は、光を吸収するための発色団を結合し、像が得られず、混沌とした中で、その本質を捉えるた

光受容とそれに伴う立体構造変化に働く一方、C 末端

めには、フィトクロムが細胞内のどこで働くかを理解

側領域は二量体化に働く。さらに、C 末端側領域のアすることがとても重要である。フィトクロムの細胞内

ミノ酸配列上には、キナーゼドメインや PAS ドメイン分布を調べる試みは、古くから数々行われてきたが、などの、シグナル伝達に関与しうるモチーフが見出さ

生化学的手法に頼らざるを得ない初期の研究において、れるために、従来、フィトクロムはＣ末端側領域のキ研究者達はここでもやはり phyA 蛋白試料により惑わ

ナーゼ活性によりシグナルを下流の因子に伝達するとされることとなる。そしてそれら生化学的解析の結果考えられてきた。

や、フィトクロムが緩衝溶液中に容易に抽出されるこさらに、フィトクロム分子の光受容能や二量体化能となどから判断して、フィトクロムはもっぱら細胞質に影響を与えることなく、シグナル伝達力を低下させに存在するという考えが定説となった。

るようなミスセンス変異が、これまでの遺伝学的解析

このような中、1994 年に Sakamoto らによって、分から数多く同定・報告されており、それらが C 末端側子生物学的手法によるフィトクロムの細胞内分布の見領域内の小領域に集中することから 8)、シグナル伝達

直しが行われ、フィトクロムの最も主要な分子種であにおいて重要な役割を果たすのは C 末端側領域であるる phyB 分子の C 末端側断片が、形質転換シロイヌナと、一層強く信じられてきた。

ズナにおいて核移行活性を示すことが報告された

5)。

そしてこの考えに基づき、研究者達は挙ってフィト

当初この結果は、従来の定説に囚われていた当時のフ

ク ロ ム の C 末 端 側 領 域 断 片 を bait と し た yeastィトクロム研究者達の間では、なかなか受け入れられ

two-hybrid スクリーニングを行い、C 末端側領域と直なかったが、その 5 年後に複数のグループから、形質接相互作用する因子の単離を行った。そしてその結果、転換植物にて発現させた全長 phyB と緑色蛍光蛋白質

数々の新奇因子が同定されたが、なかでも bHLH 型のとの融合蛋白質が、光依存的に細胞質から核内へと移

転写因子である PIF3 が同定されたことは 9)、ほぼ同時

行することが示され 6,7)、一気にフィトクロムの核内で期に報告されたフィトクロムの核局在と相まって、ひの働きに注目が集まることとなった。その後、phyB にときわ大きな脚光を浴びることとなった。ここで、フ核移行シグナルもしくは核外移行シグナルを融合し、ィトクロムの C 末端側領域内の上記ミスセンス変異が強制的に核内もしくは細胞質に局在させたときの生理

PIF3 との結合を低下させることから 9,10)、フィトクロ

活性を比較することにより、核内の phyB の方がより

ム C 末端側領域をシグナル伝達ドメインとする説は更多くシグナルを伝達することが示され（筆者ら、未発に支持され、定説となるに至った。PIF3 に関しては、

表）、phyB がシグナルを伝達する主要な場は核内であ後の 6 にて再び詳しく取り上げることとする。

ることが確かめられた。

4. フィトクロムの分子内構造と機能あるシグナル伝達因子の作用機構を調べる際、そのポリペプチドのどの部分がシグナル伝達機能に直接関わっているのかを突き止め、その部分のアミノ酸配列から既知の機能モチーフを探すといった手法も大いに有効であると考えられる。
図3

フィトクロムは生理的条件ではホモ二量体として存二量体化したフィトクロム分子の模式図

フィトクロムは生理的条件にてホモ二量体として在することが知られており、図 3 は二量体化したフィ存在する。フィトクロム分子は、発色団を結合してトクロム分子の模式図を示したものである。フィトク

光受容に働く N 末端側領域（N）と、二量体化に働く C 末端側領域（C）の、２つのドメインから成る。

ロム分子は、N 末端側領域と C 末端側領域の二つのドC にはさらに、キナーゼドメインや PAS ドメイン

メインから成り、それぞれが独立に立体構造を保持しといったシグナル伝達に関与するであろうモチーて固有の機能を持つという点が大きな特徴である。N

フが存在する。

18

光合成研究18 (1)

2008

不明である。

この定説を誰もが信じて疑わないといった状況にあって、フィトクロムの分子内構造と機能についての最そこで筆者らは、遺伝学的手法を用いて、フィトク

大の謎は、フィトクロムポリペプチドの中でシグナル

ロムの N 末端側領域内でシグナル発信に直接関与する伝達に十分な領域がまだ一つも見つかっていないとい

アミノ酸残基を 8 個同定したところ、それらは興味深

うことであった。形質転換植物にて C 末端側領域を単いことに、N 末端側領域内の比較的小さな領域にホッ独で発現させても、その植物は目立った表現型を何一

トスポットを形成した（筆者ら、未発表）。この小領域つ示さない 11)。

に相当する部分が、最近結晶構造の解かれたバクテリ

このような背景にあって、筆者らは偶然にも、最もオフィトクロム DrBphP（細菌におけるフィトクロム

主要なフィトクロム分子種である phyB の N 末端側領の原型分子）のＮ末端側領域内断片において、タンパ

域断片を発現する形質転換植物にて、僅かながらも光

ク質間相互作用に関与しうる PAS ドメインの構造を取

シグナル伝達活性が観察されるという、非常に意外なることが示されている 13)。このことはフィトクロム分結果を得た。そしてこの僅かなシグナル伝達活性を足子が N 末端側領域内のこの小領域を介して下流因子とがかりに、半信半疑でさらに解析を進めた結果、驚く相互作用し、シグナルを伝達する可能性を示唆する。

べきことに、phyB の N 末端側領域を人工的に二量体

今後、この小領域を bait とした yeast two-hybrid スクリ

化し、核移行シグナルの働きで強制的に核内に蓄積さーニングなどにより、フィトクロムの N 末端側領域かせると、C 末端側領域を完全に欠損しているにもかから発せられたシグナルを直接受け取るシグナル伝達因

わらず、phyB としての完全な機能を果たし、しかも全子の同定が期待される。

長 phyB 分子よりも 100 倍以上高い光感受性を示すことが判明した 12)。
この結果から、フィトクロムは C 末端側領域からではなく、N 末端側領域からシグナルを伝達すること、
そして、C 末端側領域はシグナル伝達の過程に必要でないばかりか、むしろそれに対して阻害的に働くことなどが示された（図 4）。
それでは一体、上述の C 末端側領域内のミスセンス
変異は、どのようにしてフィトクロムのシグナル伝達に影響を及ぼしているのだろうか？そこでこの変異を全長 phyB に導入し、その細胞内局在とシグナル伝達活性の関係を形質転換植物を用いて解析したところ、変異を導入された phyB は核移行活性を失うこと、ここで核移行活性を外来の核移行シグナルを融合させる
ことで補えば、変異型分子は核に移行し全く正常にシ
グナルを伝達できることなどが分かった 12)。
以上の結果から、この C 末端側領域内の変異は phyB
図4の核移行能を低下させるが、シグナル伝達の過程には

文献 12)によって明らかとなった phyB 分子の細胞内シグナル伝達のモデル図

直接関与しないということが示され、phyB は N 末端

NG-GUS-NLS とは、phyB の N 末端側領域（N）に、側領域からシグナルを発するというモデルがさらに確マーカー蛋白質である GFP、二量体化に働く GUS、かめられた。ではフィトクロムは核内にて N 末端側領白質である。全長 phyB と NG-GUS-NLS は、それぞれ、域から、どのようなメカニズムでシグナルを発していC 末端側領域（C）と NLS の活性により核内へ移行するのだろうか？N 末端側領域のアミノ酸配列上には、る。C もしくは GUS の働きにより二量体化された N

シグナル伝達や遺伝子発現制御に関与するような目立では、核内の N によるシグナル伝達活性を C が阻害ったモチーフは見つからず、そのシグナル伝達機構はしている。

核移行シグナル（NLS）をこの順に融合させた人口蛋は、核内で効率良くシグナルを伝達できる。全長 phyB

19

光合成研究18 (1)

2008
phyB のＣ末端側領域がＮ末端側領域のシグナル伝達

5. フィトクロムのキナーゼ活性以上の発見により、フィトクロムは C 末端側領域の活性を阻害することが示されている 12)、以上２つの知キナーゼ活性によりシグナルを伝達するという従来の見を考え合わせると、Ｃ末端側領域のキナーゼ活性は、常識が誤りであることが証明され、そのシグナル伝達

自己リン酸化を通してフィトクロムのシグナル伝達を機構について一から考え直す必要が生じた。ここでは、

むしろ抑制し、脱感作させるために働くのではないか

以前から議論の絶えないフィトクロムのキナーゼ活性という可能性が考えられる。この点についての今後のについて、見つめ直してみることにする。

解析が待たれる。

実はフィトクロムのアミノ酸配列が解明される以前
6. フィトクロムの核内でのシグナル伝達機構

から、フィトクロムがキナーゼ活性をもつという考えは存在した。その根拠は、生化学的に精製したフィト

フィトクロムが、核内に移行することと、転写因子

クロム標品が蛋白質キナーゼ活性を持つという報告にである PIF3 と光依存的に結合することが、並行してほ14)、標品の純度に問題があり、他のキナーゼがぼ同時期に報告されて以来、フィトクロムの核内での精製過程で混入した可能性を排除できず、定説となる働きに関心が集まり、さらにちょうどその頃マイクロには至らなかった。その後、様々な植物種からフィト

アレイによる網羅的な遺伝子発現解析が可能になった

クロム遺伝子が単離され、そこから推定されるアミノ

ことも手伝って、フィトクロムによる核内での転写制

酸配列が比較・解析された結果、フィトクロムの C 末御に焦点を当てた解析が精力的に進められた。そして、端側領域に弱いながらもヒスチジンキナーゼドメイン

マイクロアレイ解析の結果、シロイヌナズナゲノム中と相同性のあるアミノ酸配列が存在することが指摘さの約 1 割もの遺伝子が、フィトクロムによる制御を直よるが。さらに、酵母で発現させたオートムギ由来の接ないし間接的に受けることが明らかとなった 20,21)。

組換え phyA 標品が試験管内にてキナーゼ活性を示す

そこで次に問題となるのが、フィトクロムがこれらこと 16)、その同じ標品が PKS1 などの他の蛋白質を試の遺伝子の発現をどのような分子機構で制御するのか

れた

15)

験管内でリン酸化することなどが報告され

17)

、フィト

という点であるが、この点を考える上で、やはりフィクロムがキナーゼ活性を持つと認められるようになっトクロムの相互作用因子である bHLH 型の転写因子た。しかしながら、この phyA 標品による PKS1 など

PIF3 の存在は、非常に興味深く、そのホモログの解析のリン酸化の生理学的意義は不明である。また、少しも含めて、この分野の研究者達の興味が一挙に集中すうがった見方をすると、フィトクロムのキナーゼ活性ることとなる。

は、特定のごく限られた研究室においてのみ検出され、既に上述の通り、PIF3 は当初、フィトクロムの C 末

その際、常に同じオートムギ由来の phyA 標品が用い端側領域に相互作用する因子として yeast two-hybrid スられていることから、この現象の再現性ならびに普遍

クリーニングによって単離されたが 9)、のちにフィト

性・一般性について、多少の疑問が残ることは否めなクロムの全長もしくは N 末端側領域と光依存的に結合い。また、どんなフィトクロム標品を使うにしても、することが示された 10)。そして PIF3 を過剰発現する

他のキナーゼが精製過程で混入する可能性は排除しき

植物では赤色光に対する応答が強まり、逆に PIF3 の発れない点にも、留意する必要があるだろう。

現を抑えた植物では光応答が抑制されることから 9)、そのような中、上記のように phyB がＣ末端側領域

PIF3 はフィトクロムのシグナル伝達経路において中からではなくＮ末端側領域からシグナルを伝達するこ

心的な役割を果たす正のマスターレギュレーターであとが実証され、これまでフィトクロムのシグナル伝達ると考えられた（モデル 1）。さらに、PIF3 がいくつかの実体であると信じられてきたＣ末端側領域のキナーの光応答性遺伝子のプロモーター配列内に見出される

ゼ活性は、phyB のシグナル伝達に必要ないことが明確

G-box と呼ばれるコンセンサス配列に結合することやなかたちで示された。ここで、(1) phyA においてＮ末22)

端側領域内にあるいくつかのセリン残基のリン酸化が、依存的に結合すること 22) などが次々と明らかにされPfr 型のシグナル伝達活性を脱感作させるのに働くこた。それらの知見から、フィトクロムは核内で PIF3とが示唆されている

18,19)、G-box に結合した PIF3 に対してフィトクロムが光、(2) 筆者らの研究により

やそのホモログの転写因子を介して直接ターゲット遺20光合成研究18 (1)

2008

伝子に働きかけ、遺伝子の発現パターンを変化させる

い PIF は、光応答を制御する能力を完全に失っていたことによって、その結果として最終的に様々な光応答

が、ターゲット遺伝子の光依存的な遺伝子発現は全くを引き起こすというモデルが提唱された（モデル 2）。

正常であった 26)。この結果は、PIF はフィトクロムにしかし、その後の報告によって、当初の報告に間違よる光依存的遺伝子発現制御には関与していないこと、いがあったことが指摘され、PIF3 はフィトクロムのシ

そして PIF は遺伝子発現制御を介することなく光応答

グナル伝達に対して抑制的に働く負の因子であることを阻害していることを意味している。では、PIF は一が判明した 23)。またここで、PIF3 の機能を完全に欠損

体どのようにしてフィトクロムによる光応答を阻害しする変異体が暗所で光応答を引き起こすことはないたているのだろうか？そこで光応答を観察する発生段階

23)、PIF3 がフィトクロムの信号伝達経路において中の植物において、フィトクロムの蛋白蓄積レベルが調心的な働きをするという上記のモデル 1 は否定された。

べられ、光応答が抑制できたラインでのみフィトクロ

PIF3 ならびにそのホモログたち（これらを PIF と総ム蛋白量が減少していることが分かった 26,27)。つまり称する）が、フィトクロムの信号経路上で負の因子とPIF は、遺伝子発現制御を一切介さずに、フィトクロ

して働くことが判明したことを受けて、上記のモデル

ムと結合することによってその蛋白量を減少させ、光2 についても修正を施す必要が生じた。ここでさらに、応答を低下させていることが明らかとなった。

め

PIF はフィトクロムとの相互作用により直接ないし間接的にリン酸化され、それが目印となってユビキチン

7. 今後の課題化され、最終的に 26S プロテアソームによる蛋白質分解を受けることが示された

上記の研究の結果により、「フィトクロムがターゲッ

24)。以上の結果からモデルト遺伝子の発現をどのような分子機構で光依存的に制2 を修正して、PIF は暗所にてターゲット遺伝子の発現御するのか」という問題は、白紙に戻ってしまった。

を制御しているが、明所では活性化されたフィトクロ

まずこの現象に関わる新奇因子を同定することが今後

ムが PIF を蛋白分解に導き、その結果遺伝子の発現パの課題の一つであろう。もう一つ、フィトクロムのシターンが変化するという新たなモデルが考えられた

グナル伝達機構における大きなブラックボックスは、

25)（モデル 2-2） 。ここで注意すべき点は、モデル 2

フィトクロムによる遺伝子発現制御というイベントかから 2-2 へ多少の変更点はあるものの、(1) フィトクロら、最終的な光応答に至るまでの間の経路である。こムは PIF を介して遺伝子発現を制御しているという点、こに存在するのは、最も単純に考えれば、転写制御カ(2) PIF はフィトクロムによる遺伝子発現制御を仲介す

スケードによる遺伝子ネットワークであろうが、もちることによって、光生理応答抑制に関与するという点、ろんこれだけでは説明が付かない可能性も十分に考え以上 2 点に関する主張は一切変わらないということでられる。いずれにせよ、こういった混沌とした状況をある。

打開するためには、確かな足固めと、そこを基盤とししかしながら最近、この 2 点のいずれをも真っ向かた地道な努力が必要だろう。ようやく突き止められたら否定する新たな報告があり、フィトクロムのシグナ

フィトクロムの真のシグナル発信ドメインを手がかり

ル伝達における PIF の役割の重要性に疑問符がつけらに、光生理応答を丁寧に観察しながら、順遺伝学的解れることとなった。まず、PIF のポリペプチド上には、

析をこつこつと進めていくのが、案外近道かもしれな

フィトクロムとの結合を担うドメインと、DNA との結い。

合を担うドメインが、別々に存在しており、それらに変異を入れて、フィトクロムもしくは DNA との結合

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23

光合成研究18 (1)

2008

研究紹介
バクテリオクロロフィル生合成系のニトロゲナーゼ類似酵素の生化学的解析
名古屋大学

大学院生命農学研究科
野亦次郎

は 779nm に各々吸収極大を示し、環構造の還元が進む

はじめに
クロロフィル、バクテリオクロロフィルは光合成ににつれて、より長波長の光を吸収することがわかる。

必須の色素であり、光化学系や光捕集系を形成し、光これら光合成色素の光吸収特性は、光合成生物が生育の吸収や電子の移動を引き起こすなど、光エネルギ−できる光環境や、酸素発生型／非発生型という光合成を化学エネルギーに変換する上で重要な役割を担う。

のタイプを決定づけている。したがって、ポルフィリ

これまでに、クロロフィル、バクテリオクロロフィル

ン環からのクロリン環、バクテリオクロリン環への変1)は合わせて 100 種類以上が知られている 。クロロフ

換は、生物学的にも生化学的にも非常に重要な反応でィルおよびバクテリオクロロフィルの光吸収特性は、ある。

閉環状テトラピロールからなる主要環構造により大きく影響される（図 1）。これまでに発見されたクロロフ

２つのニトロゲナーゼ類似酵素

ィルとバクテリオクロロフィルの環構造は、ポルフィ

これまでの紅色非硫黄細菌 Rhodobacter capsulatus を

リン環、クロリン環、バクテリオクロリン環のいずれ用いた研究から、BChl a の生合成経路において２つのかに分類される。ポルフィリン環と比較すると、クロニトロゲナーゼ類似酵素がこれらの環構造の変換を触リン環は D 環の炭素間二重結合が還元されており、バ媒することが明らかとなった。１つは光非依存型プロクテリオクロリン環は D 環と B 環の両方が還元されて

ト ク ロ ロ フ ィ リ ド 還 元 酵 素 (DPOR; Dark-operative

いる。各環構造を持った代表的な光合成色素として、

Pchlide oxidoreductase)であり、Pchlide の D 環の炭素間プロトクロロフィリド（Pchlide）、クロロフィル a（Chl二重結合を立体特異的に還元し、クロリン環化合物でa）、バクテリオクロロフィル a（BChl a）が、それぞあるクロロフィリド a（Chlide a ）を生成する 2)。Chlide

れ挙げられる。アセトン中での Qy ピークの位置を比a は引き続き、もう１つのニトロゲナーゼ類似酵素、

較すると、Pchlide は 627nm、Chl a は 665nm、BChl a

クロロフィリドa 還 元 酵 素 （ COR; Chlide a

図 1 クロロフィルおよびバクテリオクロロフィルの環構造は、ポルフィリン環、クロリン環、バクテ
リオクロリン環の３種類に分類される。各環構造を持つ代表的な光合成色素、プロトクロロフィリド(Pchlide)、クロロフィル a(Chl a)、バクテリオクロロフィル a(BChl a)の、Qy ピーク周辺の吸収スペク
トルを示す。環構造の還元が進むにつれ、より長波長の光を吸収するようになることがわかる。

24

光合成研究18 (1)

2008

oxidoreductase）によって B 環が還元され、バクテリオ

ターの保持に関わる２つのシステイン残基を保存してクロリン環（3-ビニルバクテリオクロロフィリド a ）いる。それゆえ、BchL は、Pchlide 還元反応を行う

3）に変換される 。DPOR の３つのサブユニット BchL、

BchN-BchB へと電子を渡す、また同様に BchX も Chlide

BchN および BchB と、COR の３つのサブユニット

a 還元反応を行なう BchY-BchZ へ電子を供給する、

BchX、BchY および BchZ は、ニトロゲナーゼの NifH、各々特異的な ATP 依存型還元酵素として機能する、とNifD および NifK と各々、有意な相同性を示すことかいう仮説が立てられていた 2,6,7）。

ら 2,4）、ポルフィリン環の D 環とクロリン環の B 環はDPOR および COR を構成するもう２つのサブユニ

ニトロゲナーゼと共通した反応機構で還元されること

ット蛋白質、BchN と BchB および BchY と BchZ はニが示唆されていた。

トロゲナーゼの NifD、NifK 蛋白質のどちらとも 20〜

ニトロゲナーゼは、分子状窒素(N2)をアンモニアに25%の相同性を示す。BchL や BchX と NifH との間で還元する反応を触媒する複雑な金属酵素であり、Fe-の類似性と比べると低い値ではあるが、金属中心の保蛋白質と MoFe-蛋白質と呼ばれる容易に分離可能な２持に関わる NifD の３個のシステインと NifK の１個のつのコンポーネントにより構成される。Fe-蛋白質はシステインが保存されている 2,6）。NifD、NifK 蛋白質

NifH 蛋白質の二量体からなり、各々の NifH 蛋白質かからなるヘテロ四量体は、対をなした２種類の（合計ら２つずつ提供されるシステイン残基によって４個）複雑な金属中心を持った、ニトロゲナーゼの触[4Fe-4S]型の鉄硫黄クラスターを保持している。窒素媒コンポーネント、MoFe-蛋白質を形成する。金属中は MoFe-蛋白質上でアンモニアへと還元されるが、Fe-心の１つは、[8Fe-7S]から構成される“P-cluster”であ

蛋白質はこの還元反応に必要な電子を、ATP 依存的にり、もう１つは[1Mo-7Fe-9S-X-ホモクエン酸]から構成

MoFe-蛋白質へ供給する。電子を MoFe-蛋白質に渡しされる（X=未同定の元素,7）“FeMo-cofactor”である 8)。

て酸化された Fe-蛋白質は、フェレドキシンやフラボ

P-cluster は、Fe-蛋白質から窒素の還元が行われる

ドキシンによって再び還元される 5 ）。BchL および

FeMo-cofactor へと電子を仲介する役割を担うと考え

BchX 蛋白質は NifH 蛋白質とおよそ 30％の同一性を示られている(図 2)。
以前の研究では、R. capsulatus からの DPOR の構成

し、ATP 結合モチーフや、[4Fe-4S]型の鉄硫黄クラス

図 2

ニトロゲナーゼ、DPOR、COR の構造モデル。ニトロゲナーゼの還元コンポーネントである Fe-蛋白質((NifH)2 ホモ二量体))は[4Fe-4S]型の鉄硫黄クラスターを保持し、触媒コンポーネントである MoFe-蛋白質((NifD)2(NifK)2 ヘテロ四量体))は P-cluster([8Fe-7S])および FeMo-cofactor (FeMoco;[Mo-7Fe-9S-X-homocitrate])と呼ばれるユニークな金属中心を持つ。ニトロゲナーゼは分子状窒素(N2)の三重結合を還元し、アンモニアを生成する反応を触媒する。DPOR は Pchlide の D 環の炭素間二重結合を還元し、Chlide を生成する。COR は Chlideの B 環の炭素間二重結合を還元し、3VBChlide を生成する。本研究では DPOR の還元コンポーネントである
L-蛋白質((BchL) 2 ホモ二量体))と触媒コンポーネントである NB-蛋白質((BchN)2(BchB)2 ヘテロ四量体))がいず
れも[4Fe-4S]型の鉄硫黄クラスターを保持することを明らかにした。

25

光合成研究18 (1)

2008

コンポーネントの精製とそれらによる DPOR 活性の再構成系について報告がなされていた 9）。それによると、
DPOR は２つのコンポーネント、L-蛋白質(BchL)と NB蛋白質(BchN-BchB 複合体)から構成され、DPOR 活性
は両コンポーネントに加え ATP と還元剤（ジチオナイ
ト）に依存することが示されていた。ニトロゲナーゼとのアミノ酸配列の相同性および機能モチーフの保存に基づいて、L-蛋白質は ATP に依存した還元コンポー
ネントとして機能し、Pchlide 還元の触媒部位を提供す
図 3 嫌気チャンバー。この中は窒素、水素(1%)、る触媒コンポーネント NB-蛋白質へと電子を供給する

二酸化炭素(5%)で充填されており、O2 レベルがことが示唆されていた。しかし、更なる生化学的解析

1ppm 以 下 と い う 嫌 気 状 態 が 保 た れ て い る 。
DPOR、COR はニトロゲナーゼ同様、酸素感受性に充分な量を精製することは困難であり、新たな大量の酵素であるため、粗抽出液の調製、蛋白質の精発現系と迅速な蛋白質の精製が求められた。そこで私製、活性測定など全ての操作をこの中で行なう。

は、R. capsulatus において、解析に必要な充分量の精製蛋白質を簡便かつ効率よく得るために、新たなアフ空気に曝すと、およそ 410 nm を頂点とする吸収スペィニティータグ(6xHN タグ、または Strep タグ)を付加

クトルの盛り上がりが見られた。（図 4 A trace b）。こした L-蛋白質および NB-蛋白質の大量発現系を構築しれらのスペクトルの特徴と変化は、様々な生物のニト

10,11)。また、ニトロゲナーゼは著しく酸素感受性でロゲナーゼの Fe-蛋白質と酷似しており、L-蛋白質があることから、DPOR も酸素によって容易に不活化さFe-蛋白質と同様の金属中心を持つことが示唆されるれることが推測された。そこで、各蛋白質を嫌気状態

12,13）に保つため、嫌気チャンバー（図 3）を用いることで、元型の L-蛋白質の EPR 測定を行った（図 4 B）。L-蛋

さらなる DPOR コンポーネントの生化学的解析を行な

白質は、[4Fe-4S]型の鉄硫黄クラスターに特有のシグった。

ナル g=2.03、1.94、1.92 を示した。これらの g 値は、

た。さらに、この金属中心の性質を調べるため、還様々なニトロゲナーゼの Fe-蛋白質とよく一致した。
さらに、L-蛋白質の金属および硫黄定量を行った（表L-蛋白質の生化学的解析
嫌気条件下、ジチオナイト存在下で精製した L-蛋白1）ところ、Fe のみが有意な量検出された。L-蛋白質

質の吸収スペクトルを測定したところ、390 nm からの酸素感受性を調べたところ、半減期約 20 秒で失活す

650 nm にかけてなだらかなピークを示し、際立ったピることがわかった（図 4 C）。ゲルろ過の挙動から BchL

ークは見られなかった（図 4 A trace a）。しかし短時間が二量体であることが確認されている 10)ので、以上の図 4 (A) 還元型（trace a）および酸化型（trace b）の L-蛋白質の吸収スペクトル。(B) 還元型 L蛋白質の EPR スペクトル。グラフ中の数値は g 値を表す。(C) L-蛋白質の酸素感受性の検討（黒丸）。白い丸は対照実験として空気に曝していない L-蛋白質の活性を測定した。

26

光合成研究18 (1)

2008

結果から、L-蛋白質はニトロゲナーゼの Fe-蛋白質とPchlide は L-蛋白質と Mg2+、ATP、還元力の供給で速同様に、酸素感受性の[4Fe-4S]型の鉄硫黄クラスター

やかに（3 秒以内）Chlide a へと変換された。これらのを一つ持つと結論した

11)

性質は、NB-蛋白質が DPOR の触媒コンポーネントで。

あるという考えと矛盾しない。次に、NB-蛋白質の持
つ金属中心の種類を調べるため EPR スペクトルの測NB-蛋白質の生化学的解析
R. capsulatus の大量発現株から精製した NB-蛋白質定を行なった。ジチオナイトによる還元条件下で、EPR

は明るい緑色を呈しており、その特徴的な吸収スペク

シグナルは検出されなかった（図 5 B 青）。そこで、トルから Pchlide を結合していると考えられる。遊離のジチオナイト存在下で、微量の L-蛋白質と Mg-ATP を

Pchlide と吸収スペクトルを比較すると、NB-蛋白質と添加しターンオーバー条件におくことにより、g=1.94

結合した Pchlide では、Soret、Qx、Qy ピークの吸収極と 1.92 の弱いシグナルを観測することができた（図 5大がいずれも長波長側へとシフトしていた。とくにB 赤）。この EPR スペクトルは、2 つの[4Fe-4S]型の鉄Soret 吸収極大が 10 nm と大きく長波長にシフトして硫黄クラスターを持つ典型的なフェレドキシン（例えいた。これは、別の Pchlide 結合蛋白質である光依存型

ば R.capsulatus の Fdx I）14,15)の EPR スペクトルと類似

Pchlide 還元酵素に結合した Pchlide では顕著な長波長している。NB-蛋白質に含まれる金属の定量を行ったシフトが Qy ピークに認められることと、対照的であところ、Fe のみが有意な量検出された（表 1）。また、る。NB-蛋白質の Pchlide 結合容量を調べたところ、NB-

酸遊離性の硫黄含量は Fe とほぼ同じレベルであった。

蛋白質１分子あたり１分子の Pchlide を結合している

別 に ゲ ル ろ 過 で の 挙 動 か ら NB- 蛋 白 質 がことが明らかとなった。NB-蛋白質に結合している(BchN)2(BchB)2-ヘテロ四量体から成ることが確認され

表 1 L-蛋白質、NB-蛋白質の金属および硫黄の定量。数値は各蛋白質（L-蛋白質は(BchL) 2-二量体、NB-蛋白質は(BchN)2(BchB) 2-ヘテロ四量体）１mol あたりに含まれる個数(mol)を表す。
ND: not detected.
*酸遊離性硫黄の定量は Timcenko らの方法に従って行なった 17)。

Co

Cu

Fe

Mn

Mo

Ni

V

Zn

S*

L-protein

ND

0.244

2.53

0.131

ND

0.067

0.209

0.031

3.1

NB-protein

ND

ND

7.23

0.116

ND

0.235

ND

0.023

7.2

図 5 (A) NB-蛋白質(実線)と遊離の Pchlide(点線)の吸収スペクトル。(B) NB-蛋白質の EPR スペクトル。グラ
フ中の数値は g 値を表す。ジチオナイト存在下(青)と L-蛋白質、Mg、ATP 添加後(赤)および L-蛋白質のみ(緑)のスペクトル。(C) NB-蛋白質の酸素感受性の検討（黒丸）。白い丸は対照実験として空気に曝していない NB-蛋白質の活性を測定した。

27

光合成研究18 (1)

2008ている 10)。従ってこれらの結果は、NB-蛋白質当たりの反応生成物 3-ビニルバクテリオクロロフィリド a

2 つの[4Fe-4S]型鉄硫黄クラスターが存在することをの同定は立命館大学の民秋均教授、溝口正講師との共示唆している。NB-蛋白質の酸素感受性を調べたとこ

同研究により行なわれました。また、金属定量は名古ろ、空気に曝した NB-蛋白質はわずかに活性が低下し屋大学大学院生命農学研究科の渡辺彰准教授と宮本悦たものの、2 時間経っても 80%の活性を維持しており、子さんの御協力を頂きました。本研究は、日本学術振NB-蛋白質は酸素に対し安定であることが明らかとな

興会のサポ−トを得て行なわれたものです。皆様に、深った（図 5 C）。以上から、DPOR の NB-蛋白質はニト

く感謝を致します。

ロゲナーゼの MoFe-蛋白質と同様に基質の還元を行なう触媒コンポーネントと言う点で共通しているが、参考文献

P-cluster や FeMo-co factor といった複雑な金属中心で1. Scheer, H. (2006) An overview of chlorophylls andはなく 酸素に耐性のある[4Fe-4S]型の鉄硫黄クラス

Bacteriochlorophylls:

ターを保持しており、ニトロゲナーゼの MoFe-蛋白質

functionsとは異なる性質を持つことが明らかになった

16)

。

and

biochemistry,

applications,

Bacteriochlorophylls:

inbiophysics,

Chlorophylls

Biochemistry,andBiophysics,

Functions and Applications (Grimn, B., Porra, R. J.,
Rüdiger, W., and Scheer, H., Eds.) pp 1–26, Springer,

以上のように、DPOR はニトロゲナーゼと、ある部

Dordrechet.

分では共通した複合体構造と反応機構をもつが、特に触媒コンポーネントには独自の構造と金属中心をもつ

2. Fujita, Y., and Bauer, C. E. (2003) The light-independent

ことが明らかとなった。還元コンポーネントである L-

protochlorophyllide reductase: a nitrogenase-like enzyme

蛋白質は、金属中心、酸素感受性など、多くの点で Fe-

catalyzing a key reaction for greening in the dark, in

蛋白質とよく似ていた。一方、NB-蛋白質は金属中心、Chlorophylls and Bilins: Biosynthesis, Synthesis, and

酸素感受性において MoFe-蛋白質とは異なる性質を示

Degradation ( Kadish, K. M., Smith, K. M., and Guilard,

した。一次構造の類似性から、DPOR、COR、ニトロ

R., Eds.), Porphyrin Handbook, vol. 13, pp 109–156,

ゲナーゼは進化的起源を同じくしており、共通の祖先

Academic Press, San Diego.

酵素から分岐したと考えられている

2）

3. Nomata, J., Mizoguchi, T., Tamiaki, H., and Fujita, Y.

。NB-蛋白質が

MoFe-蛋白質に比べシンプルな金属中心を持つことか(2006)

A

secondら、 DPOR は共通祖先酵素の性質を直接引き継いでいbacteriochlorophyll

るのかもしれない。MoFe-蛋白質はその進化の過程でchlorophyllide a reductase with puried X-protein (BchX)

N2 還元を行なうために P-cluster と FeMo-co factor といandう独自の金属中心を持つように独自の進化を遂げてきcapsulatus, J. Biol. Chem. 281, 15021–15028.

YZ-protein

nitrogenase-likebiosynthesis:(BchY-BchZ)

enzymefor

Reconstitution

of

from

Rhodobacter

たと考えられる。NB-蛋白質の系統ではポルフィリン

4. Burke, D. H., Alberti, M., and Hearst, J. E. (1993) The

D 環とクロリン B 環を区別するような基質特異性を獲

Rhodobacter capsulatus chlorin reductase-encoding

得し、各々NB-蛋白質と YZ-蛋白質となり、現在の BChl

locus, bchA, consists of three genes, bchX, bchY, anda の生合成系の最終段階を担うようになったと考えら

bchZ, J. Bacteriol. 175, 2407–2413.

れる。今後は DPOR、COR、ニトロゲナーゼの比較生

5. Thorneley, R. N. F., and Lowe, D. J. (1985) Kinetics and

化学を行ない、MoFe-蛋白質との共通点、相違点の構

mechanism of the nitrogenase enzyme system, in

造的基盤に迫りたい。

Molybdenum Enzymes (Spiro, T. G. Ed.) pp 221–284,
Wiley-Intersciences, New York.
6. Fujita, Y. (1996) Protochlorophyllide reduction: a key

謝辞

step in the greening of plants, Plant Cell Physiol. 37,

本研究は名古屋大学生命農学研究科の藤田祐一准教

411–421.

授のもとで行なわれました。EPR スペクトルの測定は7. Armstrong, G. A. (1998) Greening in the dark:

神奈川大学理学部の井上和仁教授、北島正治さん、小light-independent

川拓郎さんとの共同研究により行なわれました。COR

28

chlorophyll

biosynthesis

from光合成研究13. Shah, V. K., and Brill, W. J. (1973) Nitrogenase IV.

Photochem. Photobiol. B Biol. 43, 87–100.

Simple method of purification to homogeneity of

8. Igarashi, R. Y., and Seefeldt, L. C. (2003) Nitrogenthemechanism

of

the

2008

Biochem. J. 128, 655–675.

anoxygenic photosynthetic bacteria to gymnosperms, J.

fixation:18 (1)

nitrogenase components from Azotobacter vinelandii,

Mo-dependent

Biochim. Biophys. Acta 305, 445–454.

nitrogenase, Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol. 38, 351–384.

14. Saeki, K., Suetsugu, Y., Tokuda, K., Miyatake, Y.,

9. Fujita, Y., and Bauer, C. E. (2000) Reconstitution of
protochlorophyllide reductase from

Young, D. A., Marrs, B. L., and Matsubara, H. (1991)

purified BchL and BchN-BchB subunits. In vitro

Genetic analysis of functional differences among distinct

confirmation

ferredoxins in Rhodobacter capsulatus, J. Biol. Chem.

light-independentofnitrogenase-likefeaturesofa266, 12889–12895.

bacteriochlorophyll biosynthetic enzyme, J. Biol. Chem.

15. Naud, I., Meyer, C., David, L., Breton, J., Gaillard, J.,

275, 23583–23588.

and Jouanneau, Y. (1996) Identification of esidues of

10. Nomata, J., Swem, L. R., Bauer, C. E., and Fujita, Y.
(2005)

Overexpression

dark-operative

andcharacterization

protochlorophyllide

reductaseof

Rhodobacter capsulatus ferredoxin I important for its

frominteraction with nitrogenase, Eur. J. Biochem. 237,
399–405.

Rhodobacter capsulatus, Biochim. Biophys. Acta 1708,

16. Nomata, J., Ogawa, T., Kitashima, M., Inoue, K., and

229–237.

Fujita,11. Nomata, J., Kitashima, M., Inoue, K., and Fujita, Y.

Y.

(2008)

NB-protein(BchN-BchB)of(2006) Nitrogenase Fe protein-like Fe-S cluster isdark-operative protochlorophyllide reductase is theconserved in L-protein (BchL) of dark-operative

catalytic component containing oxygen-tolerant Fe-S

protochlorophyllide

clusters, FEBS Lett. 582, 1346-1350.

reductasefrom

Rhodobacter

17. Timcenko, L., and Kimura, T. (1979) Liberation ofcapsulatus, FEBS Lett. 580, 6151–6154.
12. Eady, R. R., Smith, B. E., Cook, K. A., and Postgate, J.

labile sulfur from ferredoxins by alkaline zinc reagent:R. (1972) Nitrogenase of Klebsiella pneumoniae:

an appraisal of the methylene blue method, Anal.

Purification and properties of the component proteins,

Biochem. 95, 452-457.

29

光合成研究18 (1)

2008

光合成の光反応系に関して、物理学、化学、生物学を融合した討論を行います。また、光合成
生物、光化学反応系の進化に関する事項についても討論いたします。

内容：
１．初習者のための基礎講座（講義）２．討論
３．口頭発表（討論を含めて一人１５分を予定）

４．ポスター発表（各自、図１枚を使い３分間以内の口頭発表を行う）

今年度は、地球温暖化が叫ばれている状況下において、現状把握、問題点の整理と対応策、光合成研究者が果たすべき役割など、について講義や討論を企画しています。

日時：

平成 20 年 6 月 14 日（土）午後 1 時から 6 月 15 日（日）午後 4 時まで

場所：

京都大学

人間・環境学研究科

地下講義室 (23A、23B 室)

発表申し込み締め切り（予定）： 平成 20 年 6 月 5 日（木）参加申し込み締め切り（予定）： 平成 20 年 6 月 10 日（火）参加費：（6 月 14 日の懇親会費、6 月 15 日の昼食代を含む）
一般

5,000 円

（予定）

学生

3,000 円（予定）

問い合わせ先： 京都大学大学院地球環境学堂
三室守

e-mail address: mamo-mi@mm1.mbox.media.kyoto-u.ac.jp30

光合成研究Biophysical Techniques in Photosynthesis
Volume II
Series: Advances in Photosynthesis and Respiration, Vol. 26
Aartsma, Thijs J.; Matysik, Jorg (Eds.)
Springer, 2008, 520 p., Hardcover
ISBN: 978-1-4020-8249-8
http://www.springer.com/life+sci/plant+sciences/book/978-1-4020-8249-8

Sulfur Metabolism in Phototrophic Organisms
Series: Advances in Photosynthesis and Respiration, Vol. 27
Hell, R.; Dahl, C.; Knaff, D.; Leustek, Th. (Eds.)
Springer, 2008, Approx. 550 p., Hardcover
ISBN: 978-1-4020-6862-1
http://www.springer.com/life+sci/plant+sciences/book/978-1-4020-6862-1

Photobiology: The Science of Life and Light
Bjorn, Lars Olof (Ed.)
Springer-Verlag
2nd ed., 2008, 684 p., Hardcover
ISBN: 978-0-387-72654-0
http://www.springer.com/life+sci/plant+sciences/book/978-0-387-72654-0

31

18 (1)

2008

光合成研究18 (1)

2008*** Information ***事務局からのお知らせ★入会案内
本会へ入会を希望される方は、会費（個人会員年会費：¥1,500、賛助法人会員年会費：¥50,000）
を郵便振替（加入者名：日本光合成研究会、口座番号：00140-3-730290）にて送金の上、次ページの申し込み用紙、または電子メールにて、氏名、所属、住所、電話番号、ファックス番号、電子
メールアドレス、入会希望年を事務局までお知らせください。

記事 募集
日本光合成研究会では、会報に掲載する記事を会員の皆様より募集しています。募集する記事の項
目は以下の通りです。
○トピックス：光合成及び関連分野での纏まりのよいトピックス的な記事。
○解説：光合成に関連するテーマでの解説記事。
○研究紹介：最近の研究結果の紹介。特に、若手、博士研究員の方々からの投稿を期待しています。
○会議報告：国際会議、シンポジウムなどの簡単な報告記事。
○集会案内：研究会、セミナー等の案内。
○求人：博士研究員、専門技術員等の募集記事。
○新刊図書：光合成関係、または会員が執筆・編集した新刊図書の紹介。書評も歓迎いたします。
記事の掲載を希望される方は、会報編集担当、野口（tnoguchi@ims.tsukuba.ac.jp）まで御連絡下さい。

32

光合成研究18 (1)

2008

日本光合成研究会会員入会申込書
平成

年

月

日

日本光合成研究会御中
私は日本光合成研究会の趣旨に賛同し、平成年より会員として入会を申し込みます。

[]内に会員名簿上での公開承諾項目に○印をつけてください[] 氏名（漢字）（必須）
氏名（ひらがな）
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個人会員年会費

1,500 円(会報、研究会、ワークショップなどの案内を含む）

賛助法人会員年会費

50,000 円(上記と会報への広告料を含む）（振込予定日：平成年月日）（会員資格は１月１日～１２月３１日を単位とします）＊ 複数年分の会費を先払いで振り込むことも可能です。その場合、通信欄に（何年度～何年度分）とお書き下さい。
連絡先〒464-8602 名古屋市千種区不老町
名古屋大学理学部物理教室 光生体エネルギー研内
日本光合成研究会
TEL/FAX: 052-789-2883
E-mail: photsyn@bio.phys.nagoya-u.ac.jp
郵便振替口座 00140-3-730290

33

光合成研究18 (1)

2008

日本光合成研究会会則
第１条

名称

本会は日本光合成研究会（The Japanese Association for Photosynthesis Research）と称する。
第２条

目的

本会は光合成の基礎および応用分野の研究発展を促進し、研究者相互の交流を深めることを目
的とする。
第３条

事業

本会は前条の目的を達成するために、シンポジウム開催などの事業を行う。
第４条

会員

１．定義
本会の目的に賛同する個人は、登録手続を経て会員になることができる。また、団体、機関は、賛助会員になることができる。
２．権利会員および賛助会員は、本会の通信および刊行物の配布を受けること、本会の主催する行事に参加することができる。会員は、会長を選挙すること、役員に選出されることができる。
３．会費
会員および賛助会員は本会の定めた年会費を納めなければならない。
第５条

組織および運営

１．役員
本会の運営のため、役員として会長１名、事務局長１名、会計監査１名、常任幹事若干名をおく。役員の任期は２年とする。会長、常任幹事は連続して二期を越えて再任されない。
事務局長は五期を越えて再任されない。会計監査は再任されない。
２．幹事
幹事数名をおく。幹事の任期は４年とする。幹事の再任は妨げない。
３．常任幹事会
常任幹事会は会長と常任幹事から構成され、会長がこれを招集し議長となる。常任幹事会
は本会の運営に係わる事項を審議し、これを幹事会に提案する。事務局長と会計監査は、オブザーバーとして常任幹事会に出席することができる。
４．幹事会
幹事会は役員と幹事から構成され、会長がこれを招集し議長となる。幹事会は、常任幹事会が提案した本会の運営に係わる事項等を審議し、これを決定する。
５．事務局
事務局をおき、事務局長がこれを運営する。事務局は、本会の会計事務および名簿管理を行う。
６．役員および幹事の選出
会長は会員の直接選挙により会員から選出される。事務局長、会計監査、常任幹事は会長

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が幹事の中から指名し、委嘱する。幹事は常任幹事会によって推薦され、幹事会で決定される。会員は幹事を常任幹事会に推薦することができる。
第６条

総会

１．総会は会長が招集し、出席会員をもって構成する。議長は出席会員から選出される。
２．幹事会は総会において次の事項を報告する。
１）前回の総会以後に幹事会で議決した事項
２）前年度の事業経過
３）当年度および来年度の事業計画
３．幹事会は総会において次の事項を報告あるいは提案し、承認を受ける。
１）会計に係わる事項
２）会則の変更
３）その他の重要事項
第７条

会計

本会の会計年度は１月１日から１２月３１日までとする。当該年度の経理状況は、総会に報告され、その承認を受ける。経理は、会計監査によって監査される。本会の経費は、会費および寄付金による。
付則
第１ 年会費は個人会員 1,500 円、賛助会員一口 50,000 円とする。
第２ 本会則は、平成１４年６月１日から施行する。
第３ 本会則施行後第一期の会長、事務局長、常任幹事にはそれぞれ、第５条に定める規定にかかわらず、平成１４年５月３１日現在の会長、事務局担当幹事、幹事が再任する。本会則施行後第一期の役員および幹事の任期は、平成１４年１２月３１日までとする。

日本光合成研究会の運営に関する申し合わせ
1. 幹事会：
幹事は光合成及びその関連分野の研究を行うグループの主催者である等、日本の光合成研究の発展に顕著な貢献をしている研究者とする。任期は 4 年とするが、原則として再任されるものとする。
2. 事務局：
事務局長の任期は 2 年とするが、本会の運営を円滑に行うため、約 5 期（10 年）を目途に再任されることが望ましい。
3. 次期会長：
会長の引き継ぎを円滑に行うため、次期会長の選挙は任期の 1 年前に行う。
4. 常任幹事会：
常任幹事会の運営を円滑におこなうため、次期会長は常任幹事となる。

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幹事会名簿
浅田浩二 福山大学生命工学部

田中

歩 北海道大学低温科学研究所

池内昌彦 東京大学大学院総合文化研究科

都筑幹夫 東京薬科大学生命科学部

池上勇 帝京大学薬学部

寺島一郎 東京大学大学院理学系研究科

泉井桂 近畿大学生物理工学部生物工学科

徳富(宮尾)光恵

伊藤繁 名古屋大学大学院理学系研究科

農業生物資源研究所
光合成研究チーム

井上和仁 神奈川大学理学部

豊島喜則 関西学院大学理工学部

臼田秀明 帝京大学医学部

南後

守 名古屋工業大学応用化学科

榎並

野口

巧 筑波大学大学院数理物質科学研究科

勲 東京理科大学理学部

大岡宏造 大阪大学大学院理学研究科

長谷俊治 大阪大学蛋白質研究所

大杉林

立 東京大学大学院農学生命科学研究科

秀則 愛媛大学

大政謙次 東京大学大学院農学生命科学研究科

無細胞生命科学工学研究センター

小川健一 岡山県生物科学総合研究所

原登志彦 北海道大学低温科学研究所

小野高明 茨城大学工学部生体分子機能工学科

彦坂幸毅 東北大学大学院生命科学研究科

小俣達男 名古屋大学大学院生命農学研究科

久堀

垣谷俊昭 名城大学理工学部教養教育/

檜山哲夫 埼玉大学理学部（名誉教授）

総合学術研究科

福澤秀哉 京都大学大学院生命科学研究科

徹 東京工業大学資源化学研究所

金井龍二 埼玉大学（名誉教授）

藤田祐一 名古屋大学大学院生命農学研究科

坂本

前亘 岡山大学資源生物科学研究所

忠彦 東北大学大学院農学研究科

櫻井英博 早稲田大学（名誉教授）

牧野

佐藤和彦 兵庫県立大学大学院生命理学研究科

松浦克美 首都大学東京都市教養学部

佐藤公行 岡山大学（名誉教授）

三室

佐藤直樹 東京大学大学院総合文化研究科

宮地重遠 海洋バイオテクノロジー研究所

佐藤文彦 京都大学大学院生命科学研究科

村田紀夫 基礎生物学研究所

鹿内利治 京都大学大学院理学研究科

山本重岡

山谷知行 東北大学大学院農学研究科

成 近畿大学農学部

島崎研一郎 九州大学大学院理学研究院

泰 岡山大学大学院自然科学研究科

バイオサイエンス研究科

建仁 岡山大学大学院自然科学研究科

杉浦昌弘 名古屋市立大学
大学院システム自然科学研究科
杉田守 京都大学大学院地球環境学堂

横田明穂 奈良先端科学技術大学院大学

嶋田敬三 首都大学東京都市教養学部
沈

周 東北大学大学院農学研究科

護 名古屋大学遺伝子実験施設

杉山達夫 中部大学生命健康科学研究所
鈴木祥弘 神奈川大学理学部
園池公毅 東京大学大学院新領域創成科学研究科
高市真一 日本医科大学生物学教室
高橋裕一郎 岡山大学大学院自然科学研究科

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編集後記
日本光合成研究会シンポジウムでのポスター賞受賞者の方々に記事をお願いするようになってから、大学院生の方々にご執筆いただくことが多くなりました。指導教員の先生方のご尽力の賜物とは推測するものの、どなたもとてもよく書けており感心しきりです。無理に記事をお願いして申し訳なく思うと同時に、プロの研究者を目指す若い方々にとって、とてもよい経験になっているのではないかと感じています。３年間編集担当を続け、今年が最後のお勤めとなりますが、「光合成研究」がこの分野を担う次の世代の良きサポーターとなればと思います。
＜筑波大学

野口

巧＞

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日本光合成研究会

2007-2008 年役員

会長

伊藤 繁（名古屋大学）

事務局

田中 歩（北海道大学）

常任幹事
常任幹事
常任幹事
常任幹事
常任幹事
常任幹事
常任幹事
常任幹事

大岡宏造（大阪大学）（日本光生物学協会）
藤田祐一（名古屋大学）（会報担当）
野口 巧（筑波大学）（会報担当）
鹿内利治（京都大学）（会報担当）
鈴木祥弘（神奈川大学）（ホームページ担当）
高橋裕一郎（岡山大学）（企画担当）
高市真一（日本医科大学）（企画担当）
小川健一（岡山県生物科学総合研究所） （企画担当）

会計監査

小保方潤一（名古屋大学）

庶務

中村洋子（名古屋大学）******************************************************************************************
光合成研究 第 18 巻 第 1 号 （通巻 51 号） 2008 年 4 月 25 日発行

日

本

光

合

成

研

究

会

名古屋大学理学部物理教室
光生体エネルギー研内〒464-8602

名古屋市千種区不老町

FAX: 052-789-2883
E-mail:photosyn@bio.phys.nagoya-u.ac.jp
http://wwwsoc.nii.ac.jp/photosyn/index.html
郵便振替口座加入者名：日本光合成研究会

口座番号：00140-3-730290

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