Kaori Kohzuma
葉緑体ATP合成酵素
①新規の葉緑体ATP合成酵素の発見
光合成系のATP合成酵素（葉緑体ATP合成酵素）は、その他のATP合成酵素と異なり、光制御されることによって、光環境下では活性型、夜間では不活性型を示すことが知られています。Electrochromic Sift法を利用した分光学的な解析法を応用することで、in vivoでの葉緑体ATP合成酵素の活性型と不活性型の判別を行いました。その結果、光制御されない新規の葉緑体型ATP合成酵素を確認に至りました［Kohzuma et al., 2012 PNAS］。この新規ATP合成酵素は葉ではなく、根の色素体に局在し、常に活性型であることが明らかになった。光合成反応に必須因子であるATP合成酵素に機能的な多様性があること、また、器官別に異なる機能を持つことを報告した。また、レドックス制御されない変異体を作成することでATP合成酵素の光制御と光合成のメタボリズムとは独立であることを示しました［Kohzuma et al., 2012 JBC］。
Kohzuma K, Dal Bosco C, Kanazawa A, Dhingra A, Nitschke W, Meurer J, Kramer DM. (2012) Thioredoxin-insensitive plastid ATP synthase that performs moonlighting functions. Proc Natl Acad Sci U S A. 109(9):3293-8.
Kohzuma K, Dal Bosco C, Meurer J, Kramer DM. (2013) Light- and Metabolism-Related Regulation of the Chloroplast ATP Synthase have Distinct Mechanisms and Functions. J Biol Chem. 288(18):13156-63.
②夜間における光合成メカニズムの重要性
光合成は太陽からの光エネルギーで駆動されるため、夜間では活動を停止すると考えられていましたが、その常識とは逆に、夜間においてもチラコイド膜を介した膜ポテンシャルのエネルギーを利用し、いくつかの分子メカニズムが動いていることを明らかにしました［Kohzuma et al., 2017 Front. Plant Sci.］。
Kohzuma K, Froehlich JF, Davis GA, Temple JA, Minhas D, Dhingra A, Cruz JA, Kramer DM. (2017) The Role of Light-Dark Regulation of the Chloroplast ATP Synthase. Front Plant Sci. 8:1248.
③葉緑体ATP合成が光合成電子伝達系に及ぼす影響
葉緑体ATP合成酵素のγサブユニットとコードをするATPC遺伝子にさまざま変異が入った変異体を用いることで、ATP合成活性が高い、もしくは低い環境での光合成挙動を観察しました。
Davis G, Kanazawa A, Schöttler MA, Kohzuma K, Froehlich JA, Rutherford A, Satoh-Cruz M, Minhas D, Tietz S, Dhingra A, and Kramer DM. (2016) Limitations to photosynthesis by proton motive force-induced photosystem II photodamage eLIFE. e16921.
Kanazawa A, Ostendorf E, Kohzuma K, Hoh D, Strand DD, Sato-Cruz M, Savage L, Cruz JA, Fisher N, Froehlich JE, Kramer DM. (2017) Chloroplast ATP Synthase Modulation of the Thylakoid Proton Motive Force: Implications for Photosystem I and Photosystem II Photoprotection. Front Plant Sci. 8:719.