光合成生物の進化と適応性に光を当てる新発見(New Breakthrough Sheds Light on the Evolution and Adaptability of Photosynthetic Organisms)

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2024-12-05 レンセラー工科大学 (RPI)

レンセラー工科大学(RPI)などの研究チームは、光合成生物が進化と適応の過程で、光化学系I(PS I)の電子伝達分子を入れ替えることができることを発見しました。具体的には、シアノバクテリアから分離したPS Iにおいて、通常のフィロキノン分子がDMPBQという別の分子に置き換わっていることを確認しました。この置換は、光合成生物が環境の変化に適応するための進化的戦略を示しており、将来的には、PS Iを利用した高効率な再生可能エネルギーシステムの開発につながる可能性があります。

<関連情報>

電子伝達鎖に珍しいプラストキノン誘導体を含む光化学系I変異体の低温電子顕微鏡構造 Cryo-EM structure of a photosystem I variant containing an unusual plastoquinone derivative in its electron transfer chain

Christopher J. Gisriel, Vasily Kurashov, David F. Iwig, Brandon P. Russell, […], and K. V. Lakshmi
Science Advances  Published:29 Nov 2024
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adp4937

光合成生物の進化と適応性に光を当てる新発見(New Breakthrough Sheds Light on the Evolution and Adaptability of Photosynthetic Organisms)

Abstract

Photosystem I (PS I) is a light-driven oxidoreductase responsible for converting photons into chemical bond energy. Its application for renewable energy was revolutionized by the creation of the MenB deletion (ΔmenB) variant in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803, in which phylloquinone is replaced by plastoquinone-9 with a low binding affinity. This permits its exchange with exogenous quinones covalently coupled to dihydrogen catalysts that bind with high affinity, thereby converting PS I into a stable solar fuel catalyst. Here, we reveal the 2.03-Å-resolution cryo-EM structure of a recent MenB variant of PS I. The quinones and their binding environment are analyzed in the context of previous biophysical data, thereby enabling a protocol to solve future PS I hybrids and constructs from this genetically tractable cyanobacterium.

生物工学一般
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