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細胞生物学：光合成のまた別の経路が藻類のCO2濃縮機構の原動力となる
Nature 605, 7909 doi: 10.1038/s41586-022-04662-9
地球全体では、人為起源の正味のCO2量の10倍ものCO2が光合成により消費されており、その半分近くは微細藻類によるものである。藻類の光合成の高い効率を成り立たせているのは、カルボキシル化酵素RuBisCOの触媒部位にあるCO2濃縮機構（CO2-concentrating mechanism；CCM）で、これがCO2固定能力を高めている。無機炭素（Ci）の輸送と隔離に関わる細胞成分は多数見つかっているが、微細藻類がCO2を濃縮するためのエネルギーを熱力学勾配に逆らって供給する仕組みについては、まだ解明されていない。今回我々は、緑藻類のコナミドリムシ（Chlamydomonas reinhardtii）では、循環的電子伝達とO2光還元（前者はPGRL1タンパク質、後者はフラボ二鉄タンパク質に依存して起こる）の複合した働きによって、CCMの機能に不可欠な低いpHがチラコイド内腔内に生じることを明らかにする。内腔のプロトンはチラコイドのベストロフィン様輸送体の下流で、おそらく炭酸水素イオンをCO2に変換するために使われるのだろう。さらに、葉緑体からミトコンドリアへの電子の流れが、（おそらくATPの供給によって）非チラコイドCi輸送体にエネルギーを供給することも確証された。我々はCCMにエネルギーを供給するネットワークの全体像を示し、藻類細胞が光合成からのエネルギーを分配して、CCMという別の過程を駆動する仕組みを詳しく明らかにした。これらの結果は、実用的な藻類CCMを植物に組み込んで作物の生産性を向上させる方法を示唆している。
