「광합성 세균」은 식물 등과 달리 산소를 발생시키지 않고 광합성을 행한다.논이나 온천 등 친밀한 곳에 서식하고, 매우 높은 에너지 변환 효율을 가지는 것으로부터, 광합성 세균에 의한 산소 비발생형의 광합성의 메카니즘의 해명은, 다양한 분야로부터 기대가 전해져 왔다.그러나, 한편, 산소 비발생형의 광합성은 독자적인 진화를 이루고 있고, 불명한 부분도 많아, 특히, 독자적으로 발전한 입체 구조에 대해서는 수수께끼로 여겨져 왔다.
이러한 가운데, 미에 대학, 이바라키 대학, 오키나와 과학 기술 대학원 대학 등의 그룹은, 광합성 세균의 일종 Rhodospirillum rubrum(R. rubrum)의 「코어 광 포집 복합체」를, 크라이오 전자 현미경을 이용함으로써 입체적 에 시각화에 성공했다.광 포집 복합체는 광합성 박테리아가 광 에너지를 수집하고 광으로부터 전자로 변환 및 전달할 수 있게 하는 복합체 막 단백질이다.지금까지 Ca2+(칼슘 이온)의 존재하에서 안정화하는 다른 종류의 코어 광 포집 복합체의 구조는 밝혀졌지만, 본 복합체는 Ca2+ 부재 하에서도 안정되는 상호작용을 갖추고 있다. 것을 알았다고 한다. Ca2+에 의존성이 없는 복합체의 메카니즘이 판명된 것은 처음.
게다가, 상세한 3차원 구조가 밝혀짐으로써, 에너지 변환을 위한 전자 전달체로서 기능하는 「로도퀴논」의 결합 상태도 가시화되었다.이것은 퀴논의 유입 및 유출 경로의 모델을 제안하고 빛의 포집으로부터 퀴논을 통한 전자 전달의 경로를 밝힐 수 있었다.
본 성과는 태양광 에너지의 다양하고 효율적인 인공적 이용의 발전에 기여하는 힌트가 될 것으로 기대된다.또, 광합성 세균은 농업에서의 활용도 진행되고 있고, 로드키논은 구충약 타겟으로서도 주목받고 있기 때문에, 안전한 구충약의 개발에도 기여할 가능성이 있다.
논문 정보:【Biochemistry】Cryo-EM Structure of the Photosynthetic LH1-RC Complex from Rhodospirillum rubrum
