DATE2025.05.29 #Press Releases

プロメテ古細菌から高感度な光駆動水素イオンポンプを発見

—— 真核生物の出現に関わる古細菌による新たな光利用——

発表概要

東京大学物性研究所の井上圭一准教授、今野雅恵特任研究員、同大学大学院理学系研究科の濡木理教授、志甫谷渉助教（研究当時、現：慶應義塾大学 准教授）、田中達基特任助教、松﨑悠真大学院生、村越峻也大学院生、名古屋工業大学の神取秀樹特別教授、片山耕大准教授、吉住玲研究員、板倉彰汰大学院生（研究当時）、水野陽介大学院生らによる研究グループは、真核生物の共通祖先に最も近い現生生物種の一つであるヘイムダル古細菌が、カロテノイド色素を用いて、高効率に太陽光のエネルギーを捉えることで、それを元に水素イオン（H⁺）を輸送し、化学エネルギーへと変換するタンパク質である「ヘイムダルロドプシン」を持つことを明らかにしました。

本研究では先端的なレーザー技術を用いた分光計測により、ヘイムダルロドプシンのカロテノイド色素が光アンテナとして光を捉え、そのエネルギーをH⁺輸送に利用することを世界で初めて明らかにしました。またX線結晶構造解析によって、多様なカロテノイド色素の結合に適した独自の構造を捉えることにも成功しています。これまでヘイムダル古細菌が高効率で光を捉え、自身の生育に役立てているという事実は全く知られておらず、生命の進化を考える上で重要な、この種のこれまでにない新たな一面を明らかにした点で本研究成果は大きな学術的意義を有します。またヘイムダルロドプシンはルテインなど、ヒトの体内にも存在するカロテノイドを利用することから、本タンパク質は新たな生体分子ツールとして、今後高感度な視覚再生や、光を用いた神経疾患治療技術の開発に役立つことが期待されます。

本成果は英国の科学雑誌「Nature Microbiology」の5月29日付オンライン版に掲載されました。

図：カロテノイド色素を使い、高感度で光を捉えるヘイムダル古細菌のロドプシン

関連リンク

東京大学物性研究所、名古屋工業大学、科学技術振興機構（JST）

発表雑誌

雑誌名	Nature Microbiology
論文タイトル	Light-harvesting by antenna-containing rhodopsins in pelagic Asgard archaea