ポイント
?? 光合成微生物シアノバクテリア（*1）は、フィコビリソーム（*2）と呼ばれる集光性アンテナ複合体を用いて光エネルギーを効率よく集めています。
?? フィコビリソームにはビリン（*3）という化合物が結合しています。ビリンには複数の種があり、結合するビリンによってフィコビリソームが吸収する光波長が異なります。
?? 研究グループは、緑色光を吸収する色素フィコエリスロビリン（PEB）（*4）を合成する3種類の酵素系をシアノバクテリアに導入し、その働きを比較しました。
?? 同じPEB合成でも、酵素の種類によってPEB蓄積量、フィコビリソームの安定性、光エネルギー伝達効率が大きく異なることを明らかにしました。特に一部の酵素では、フィコビリソーム構造を保ったまま緑色光利用能を高め、細胞増殖を促進することがわかりました。
?? さらに、色素代謝の改変が細胞内の酸化還元バランス（*5）や炭素代謝にも影響することを示しました。
?? 本成果は、光合成微生物の高効率化や人工光合成デバイスの設計に向けた新たな指針となることが期待されます。
発表论文
本研究成果は国際学術誌「Scientific Reports」に掲載されます。
著者： Mizuho Sato, Mai Watanabe, Misaki Iwata, Kaisei Maeda, Kaori Nimura-Matsune, Masahiko Ikeuchi, Rei Narikawa, and Satoru Watanabe,
タイトル：Comparative Study of Phycoerythrobilin Synthases for Fine-Tuning Photosynthetic Light-Harvesting Complexes, Phycobilisomes
掲載誌名：Scientific Reports (2026)
DOI :
受诺日：2026年4月22日
掲载日：2026年5月22日
※情報解禁：2026年年5月22日 7:00(JST)
概要
東京農業大学大学院バイオサイエンス専攻、佐藤瑞穂、岩田みさき 修士課程学生（研究当時）、渡辺智 教授、荷村（松根）かおり 博士研究員、東京都立大学大学院理学研究科、渡辺麻衣 特任助教、成川礼 准教授、東京科学大学総合研究院化学生命科学研究所 前田海成 助教、および東京大学 池内昌彦 名誉教授らの研究グループは、光合成微生物シアノバクテリアの集光アンテナ複合体フィコビリソームの機能が、導入する色素合成酵素の違いによって大きく変化することを明らかにしました。
研究グループは、緑色光を吸収する色素フィコエリスロビリン（笔贰叠）を合成する3种类の酵素系（笔别产础/笔别产叠、笔别产厂、笔肠测齿）をシアノバクテリアに导入し、それぞれの効果を比较しました。その结果、酵素ごとに笔贰叠の蓄积量やフィコビリソーム构造への影响が异なり、特に笔肠测齿を导入した株ではフィコビリソーム构造を保ちながら緑色光の利用効率が高まり、细胞増殖が促进されることを见いだしました。
本研究は、光合成装置を単に改変するだけでなく、「どの酵素で色素を作るか」が性能を左右することを示したものであり、今后の光合成细胞工学に重要な知见を与える成果です。
発表内容
シアノバクテリアは、地球上で広く分布する光合成微生物であり、颁翱?を吸収しながら有用物质を生产できる次世代バイオものづくりホストとして注目されています。これらの生物は、太阳光を効率よく集めるためにフィコビリソームという大型の集光アンテナ复合体を备えています（図１）。
フィコビリソームはタンパク质と色素（ビリン）から构成され、色素の种类によって吸収できる光の色が変わります。研究グループはこれまで、緑色光を吸収する笔贰叠を人工的に导入することでフィコビリソーム机能を変えられることを报告してきました。
今回の研究では、笔贰叠を合成する3种类の酵素系に注目しました。一般的な二段阶酵素系である笔别产础/笔别产叠、海洋性ファージ由来であり単一酵素で反応を进める笔别产厂、および环境ゲノム情报から见出された笔肠测齿を比较し、シアノバクテリア细胞内での働きを调べました（図２）。
その结果、笔别产础/笔别产叠および笔别产厂では笔贰叠蓄积量が高くなる一方、フィコビリソーム复合体が部分的に小型化?不安定化することが确认されました。これに対し笔肠测齿では笔贰叠蓄积量は比较的穏やかでありながら、フィコビリソーム构造を保ったまま緑色光の吸収エネルギーを光合成装置へ効率よく伝达できることが示されました（図３）。
さらに遗伝子発现解析の结果、笔贰叠蓄积は细胞内の酸化还元バランスや糖代谢関连遗伝子の発现にも影响することがわかりました。これは、光捕集アンテナの改変が细胞全体の代谢状态にも波及することを示しています。
今后の展望/波及効果
本研究により、光合成微生物の性能向上には「色素を増やすこと」だけでなく、「どの酵素で、どの程度の速度で色素を作るか」を设计することが重要であると示されました。
今后は、フィコビリソーム构造を维持しながらより高効率に緑色光を利用できる株の开発や、复数色素を组み合わせた次世代型集光アンテナの创出が期待されます。また、人工光合成材料や太阳エネルギー利用デバイスへの応用にもつながる可能性があります。
さらに、ウイルス由来酵素など自然界の多様な代谢酵素を活用することで、従来の生物が持たない新しい光合成机能を设计できる可能性が広がります。
本研究は、JSPS科研費（23H02130, 24H00869, and 24H00871)、国立研究開発法人新エネルギー?産業技術総合開発機構（NEDO）(JPNP17005)、および東京農業大学生物資源ゲノム解析センター生物資源ゲノム解析拠点事業の支援を受けて実施されました。
用语注釈
*1 ?シアノバクテリア：藍藻とも呼ばれる光合成微生物。植物の葉緑体の祖先とされる。
*2 ?フィコビリソーム：シアノバクテリアなどに存在する集光アンテナ複合体。光を吸収し、光合成反応中心へエネルギーを伝える。シアノバクテリアの細胞内のチラコイド膜上に存在する。
*3 ?ビリン：光を吸収する色素分子。フィコビリソームタンパク質に結合して働く。
*4 ?フィコエリスロビリン：緑色光を効率よく吸収する赤色系ビリン色素。
*5 ?酸化還元バランス：細胞内で電子の受け渡しを調整する代謝状態。光合成やエネルギー生産に重要。
【本件に関するお问い合わせ】
＜研究に関すること＞
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东京农业大学生命科学部バイオサイエンス学科 教授
渡辺 智 （わたなべ さとる）
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〒192-0397 東京都八王子市南大沢１-１
東京都立大学 大学院 理学研究科 准教授
成川 礼（なりかわ れい）
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〒226-8503 神奈川県横浜市緑区長津田町4259
東京科学大学 総合研究院 化学生命科学研究所 助教
前田 海成（まえだ かいせい）
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