【岡山大学】海洋の環境維持において重要な役割を担うハプト藻由来光化学系II-アンテナ超複合体の構造を解明
2025（令和7）年 5月 11日
国立大学法人岡山大学
＜発表のポイント＞
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海洋の環境維持において重要な役割を果たしているハプト藻から、光化学系II（PSII）-フコキサンチン・クロロフィルc結合タンパク質（FCPII）を単離しました。
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岡山大学異分野基礎科学研究所国際構造生物学研究センターのクライオ電子顕微鏡Titan Krios G4を用いて、PSII-FCPIIの構造を2.2Å分解能で解明しました。
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高い分解能のため、珪藻や紅藻で発見されていたPsb36というサブユニットの配列を初めて決定できました。
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これまで報告されている光化学系II-アンテナ超複合体とは異なり、PSII二量体の外側にそれぞれ6個ずつFCPIIが結合していました。
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6個のFCPIIのうち1個は、エネルギー伝達と余剰エネルギー散逸のハブとなっている可能性があることが分かりました。
◆概 要
ハプト藻類は、海洋バイオマスの30～50%を生産する単細胞藻類であり、地球上の炭素固定の10%、海洋の炭酸カルシウム（CaCO3）生成の50%を担う重要な藻類です。しかし、ハプト藻類によるエネルギー変換システムの詳細なメカニズムは、まだ十分に解明されていません。
今回、国立大学法人岡山大学（本部：岡山市北区、学長：那須保友）学術研究院先鋭研究領域（異分野基礎科学研究所）のRomain La Rocca 助教（特任）、加藤公児准教授（特任）、蔡弼丞助教（特任）、中島芳樹助教、秋田総理准教授、沈建仁教授のグループは、岡山大学異分野基礎科学研究所国際構造生物学研究センターのクライオ電子顕微鏡を用いて、ハプト藻類の代表的な種であるChyrostila roscoffensis由来の光化学系II（PSII）-フコキサンチン・クロロフィルc結合タンパク質（FCPII）超複合体の構造を2.2Åの高分解能で解明しました。
この構造は、これまで報告された緑藻や珪藻のPSII-LHCII （FCPII）の構造と異なり、PSII二量体の両側に6個ずつ、計12個のFCPIIが結合していました。高分解能の解析の結果、珪藻や紅藻で発見されていましたが、配列が未同定のサブユニットであるPsb36の配列を初めて決定することができました。
また、主要な励起エネルギー移動経路を同定しました。これらの成果は、ハプト藻におけるエネルギー伝達の機構を解明するだけでなく、進化の過程におけるPSII-FCPIIの変化にも重要な知見を提供しました。
この成果は、2025年5月5日、英国学術雑誌「Nature Communications」のオンライン版に掲載されました。
○コアファシリティポータルの「クライオ電子顕微鏡」の装置概要、予約、依頼測定の申込はこちら
https://corefacility-potal.fsp.okayama-u.ac.jp/equipment/view/1047
○コアファシリティポータルのトップページはこちら
https://corefacility-potal.fsp.okayama-u.ac.jp/
◆Romain La Rocca 助教からのひとこと
2023年の夏から岡山大学で研究している、フランス出身の構造生物学研究者です。クライオ電子顕微鏡、X線結晶構造解析、生物物理学の手法でタンパク質のメカニズムを解明しています。
（I use cryo-EM, crystallography and biophysics to obtain insights into protein mechanisms. French structural biology researcher.）
◆論文情報
論 文 名：Structure of a photosystem II-FCPII supercomplex from a haptophyte reveals a new antenna organization
掲 載 紙：Nature communications
著 者：Romain La Rocca, Koji Kato, Pi-Cheng Tsai, Yoshiki Nakajima, Fusamichi Akita, and Jian-Ren Shen
D O I：10.1038/s41467-025-59512-9
U R L：https://www.nature.com/articles/s41467-025-59512-9
◆研究資金
本研究は、日本学術振興会特別推進研究（JP22H04916）の支援を受けて実施しました。また、本論文は「岡山大学 インパクトの高い国際的な学術誌へのAPC支援」を受けています。
◆詳しい研究内容について
海洋の環境維持において重要な役割を担うハプト藻由来光化学系II-アンテナ超複合体の構造を解明
https://www.okayama-u.ac.jp/up_load_files/press_r7/press20250508-2.pdf
◆参 考
・岡山大学異分野基礎科学研究所（RIIS）
http://www.riis.okayama-u.ac.jp/
◆参考情報
・【岡山大学】岡山大学高等先鋭研究院「クライオ電子顕微鏡」を中国・四国地域に初導入！学外への機器共用も開始！
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000002007.000072793.html
・【岡山大学】岡山大学4研究所が「高等先鋭研究院」として始動 ～組織としての「箱」ではなく、卓越、イノベーション創出、流動、育成を兼ね揃えた「システム」として運用を開始～
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000001835.000072793.html
◆本件お問い合わせ先
岡山大学 学術研究院 先鋭研究領域（異分野基礎科学研究所）教授 沈 建仁
〒700-8530 岡山県岡山市北区津島中3丁目1番1号 岡山大学津島キャンパス
TEL：086-251-8502
FAX：086-251-8502
岡山大学 学術研究院 先鋭研究領域（異分野基礎科学研究所）准教授 秋田総理
〒700-8530 岡山県岡山市北区津島中3丁目1番1号 岡山大学津島キャンパス
TEL：086-251-8630
http://www.riis.okayama-u.ac.jp/
＜岡山大学の産学官連携などに関するお問い合わせ先＞
岡山大学研究・イノベーション共創機構 産学官連携本部
〒700-8530 岡山県岡山市北区津島中1-1-1 岡山大学津島キャンパス 本部棟1階
TEL：086-251-8463
E-mail：sangaku◎okayama-u.ac.jp
※ ◎を@に置き換えて下さい
https://www.orsd.okayama-u.ac.jp/
＜岡山大学の研究機器共用（コアファシリティ）などに関するお問い合わせ先＞
岡山大学研究・イノベーション共創機構 機器共用推進本部
〒700-8530 岡山県岡山市北区津島中1-1-1 岡山大学津島キャンパス 本部棟1階
TEL：086-251-8745、086-251-8746
FAX：086-251-8748
E-mail：cfp◎okayama-u.ac.jp
※ ◎を@に置き換えて下さい
https://fspp.kikibun.okayama-u.ac.jp/
＜岡山大学のスタートアップ・ベンチャーなどに関するお問い合わせ先＞
岡山大学研究・イノベーション共創機構 スタートアップ・ベンチャー創出本部
〒700-8530 岡山県岡山市北区津島中1-1-1 岡山大学津島キャンパス 本部棟1階
E-mail：start-up1◎adm.okayama-u.ac.jp
※ ◎を@に置き換えて下さい
https://venture.okayama-u.ac.jp/
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岡山大学SDGs～地域社会の持続可能性を考える（YouTube）：https://youtu.be/Qdqjy4mw4ik
岡山大学Image Movie (YouTube)：https://youtu.be/pKMHm4XJLtw
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https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000003002.000072793.html
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