ミドリムシ(Euglena gracilis)の光化学系I構造と進化戦略を解明 (Researchers Reveal Structure of Euglena gracilis Photosystem I and Its Evolutionary Strategy)

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2026-03-09 中国科学院(CAS)

中国科学院物理研究所のWANG Yumei准教授と河北師範大学のTIAN Lirong教授らの研究チームは、ミドリムシ(Euglena gracilis)の光合成装置である光化学系I–集光アンテナ複合体(PSI-LHCE)の高分解能構造を解明した。クライオ電子顕微鏡(cryo-EM)を用いて2.23Åの分解能で構造を解析した結果、16個のアンテナサブユニットが12種類のLhcaタンパク質と4種類のLhcbmタンパク質から構成される非常に多様なアンテナ系を持つことが明らかとなった。さらに色素組成では、赤色藻系統に特徴的なカロテノイド(ジアジノキサンチン)が存在し、緑色系統の特徴と混在する「赤‐緑モザイク型」の構造が確認された。また「小さなコア・大きなアンテナ」という構造特性を持ち、アンテナ同士の相互作用が複合体の安定化に重要であることが示された。これらの結果は、二次共生で生じた生物の光合成装置の進化と適応戦略を理解するうえで重要な知見を提供する。

<関連情報>

ミドリムシの光化学系I超複合体におけるジアジノキサンチン-クロロフィルa/b結合タンパク質の構造基盤 Structural basis of diadinoxanthin-Chl a/b–binding proteins in the photosystem I supercomplex of Euglena gracilis

Tianyu Bai, Zhiyuan Mao, Dapeng Sun, Yang Tang, […] , and Lirong Tian
Science Advances  Published:6 Mar 2026

ミドリムシ(Euglena gracilis)の光化学系I構造と進化戦略を解明 (Researchers Reveal Structure of Euglena gracilis Photosystem I and Its Evolutionary Strategy)

Abstract

Euglena gracilis is a phototrophic flagellate that has evolved through secondary endosymbiotic events and belongs to green-lineage organisms. We report a unique structure of photosystem I-light harvesting complex I (PSI-LHCI) supercomplex from E. gracilis at a 2.23-angstrom resolution by cryo–electron microscopy. The supercomplex is composed of 8 core subunits and 16 LHCIs and exhibits distinctive structural features compared to its counterparts in green algae and plants. The LHCI subunits encircle the core complex, forming a two-layered arrangement that comprises six pairs of tightly packed heterodimers. Specifically, the 16 LHCIs consist of 4 diadinoxanthin-chlorophyll (Chl) a/b–binding antennae (Lhcbm) and 12 diadinoxanthin-Chl a–binding antennae (Lhca), and they exhibit characteristic pigment compositions combining features of green- and red-lineage organisms. These findings provide a robust structural foundation for elucidating the mechanisms of light harvesting and energy transfer as well as insights into the evolutionary changes of green-lineage PSI-LHCI.

細胞遺伝子工学
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