【発表のポイント】
・ 顕微分光法による細胞内での色素タンパク質の空間分布と蛍光機能を解析できる
・ 本論文は光合成生物における顕微分光法の過去の二十年ほどの発展と応用例をまとめた

【概要】
光合成の光反応は、葉緑体内部のチラコイド膜に埋め込まれた色素タンパク質複合体によって駆動される。近年、クライオ電子顕微鏡の迅速な発展とともに、大量の光合成の色素タンパク質複合体の構造が解析されている。しかし、クライオ電子顕微鏡のみによる細胞内の光合成複合体の活性変化とチラコイド膜の構造変化の分析は難しい。顕微分光法では、複合体に結合したクロロフィル色素分子の蛍光を検出でき、クロロフィルは天然の蛍光probeといえる。酸素発生型の光合成生物に含まれる高濃度のクロロフィル分子でチラコイド膜の構造変化と光合成活性を特徴付けることができる。スペクトル顕微鏡は電子顕微鏡の欠点を補足できることため、チラコイドの動的変化と光合成複合体の関連する生理学的機能を細胞内で調べる有力な実験手法としてよく使われている。博士研究教育院生・張先駿さん（理学研究科化学専攻博士課程後期3年の3年生）、東北大学大学院理学研究科の柴田穣准教授、京都大学の熊崎茂一准教授らは、過去二十年間における先端的な顕微分光法 (蛍光/Anti-Stokes蛍光/吸収/励起/スペクトル顕微鏡、蛍光寿命イメージング、クライオ光学顕微鏡、ラマンスペクトル顕微鏡等) の発展と光合成におけるその応用例をレビューした。さらに、本論文は、顕微分光法の高速化、空間分解能の上昇、波面変形の校正法等の将来の性能改良が期待される。

本論文は、国際雑誌のJournal of Photochemistry & Photobiology C: Photochemistry Reviewsに2023年6月11日付で掲載され (On line version)、JST挑戦的研究支援プロジェクトと東北大学高等大学院機構の『英文校閲』専用経費による支持された。

【論文情報】
題目：Optical Spectroscopic Microscopy Targeted to Oxygenic Photosynthetic Membranes and Organisms
著者：XianJun Zhang, Yutaka Shibata^*, Shigeichi Kumazaki^* (^* Corresponding author)
著者情報：張先駿 (東北大・院・理学）, 柴田穣^*（東北大・院・理学）, 熊崎茂一^*（京大・院・理学）
雑誌：Journal of Photochemistry & Photobiology C: Photochemistry Reviews
doi: 10.1016/j.jphotochemrev.2023.100616

参考：
化学専攻 有機物理化学研究室（http://sub.web.tohoku.ac.jp/orgphys/）

XianJun ZhangさんのHP (https://zxj5724090.wixsite.com/zhang)