光合成タンパク質のパワープラント

Photosynthetic Proteins Power Plants
光合成タンパク質のパワープラント

by Frank Sherwin, D.Sc. (Hon.) | May. 16, 2024

Some scientists think the photosynthetic process is all but figured out since the discovery of more details regarding the place, assembly, and function of some of the more cryptic molecules involved and their pathways. But like unraveling details of the DNA code,1 the more functional features of photosynthesis that are discovered, the more questions arise that point to yet more lines of inquiry and learning. For example, phosphorylation (the addition of a phosphate group to a biomolecule)—an extremely common process in biochemistry—was recently discovered to activate a proton pump that helps open stomata, thus aiding photosynthesis.2 The latest cryoelectron microscopy (cryo-EM) research continues to reveal some amazing photosynthesis-associated proteins.3
　光合成に関わるいくつかの不可解な分子やその経路の場所、組み立て、機能に関する詳細が発見されて以来、光合成のプロセスはほぼ解明されたと考える科学者もいます。しかし、DNAコードの詳細が解明されるように、光合成の機能的特徴が発見されればされるほど、さらに多くの疑問が生じ、さらなる探求と学習が必要になってきます。例えば、リン酸化（生体分子にリン酸基を付加すること）は生化学では極めて一般的なプロセスですが、最近、気孔を開くプロトンポンプを活性化し、光合成を助けることが発見されました。最新の低温電子顕微鏡（クライオ電子顕微鏡）研究によって、驚くべき光合成関連タンパク質が明らかにされ続けています。

Scientists of the Webster group at the John Innes Centre in England are involved in investigating photosynthesis, specifically focusing on the structure of the chloroplast4 transcription complex and an incredible protein enzyme called RNA polymerase. This complex enzyme is a molecular machine5 designed to catalyze the biochemical reaction of making single-stranded RNA from a double-stranded DNA template during transcription—the process of transcribing DNA sequence information into RNA molecules. Thus, transcription is performed by the essential protein machine, RNA polymerase. The John Innes article stated,
　イギリスのジョン・イネス・センターのウェブスター・グループの科学者たちは、光合成の研究に携わっており、特に葉緑体4転写複合体とRNAポリメラーゼと呼ばれる驚異的なタンパク質酵素の構造に焦点を当てています。この複合酵素は、転写（DNA配列情報をRNA分子に転写する過程）において、二本鎖DNAをテンプレートとして一本鎖RNAを作る生化学反応を触媒するように設計された分子機構です。このように、転写は必須タンパク質機構であるRNAポリメラーゼによって行われます。ジョン・イネスの論文には次のように書かれています：

It was discovered 50 years ago that chloroplasts contain their own unique RNA polymerase. Since then, scientists have been surprised by how complex this enzyme is. It has more subunits than its ancestor, the bacterial RNA polymerase, and is even bigger than human RNA polymerases.3
　「葉緑体に独自のRNAポリメラーゼが存在することが発見されたのは50年前のことです。それ以来、科学者たちはこの酵素の複雑さに驚いているのです。その祖先であるバクテリアのRNAポリメラーゼよりも多くのサブユニットを持ち、ヒトのRNAポリメラーゼよりも巨大なのです。」

Transcription of chloroplast genes is conducted mainly by plastid-encoded RNA polymerase (PEP). This is a multi-subunit complex and is in turn attached to a set of nuclear-encoded PEP-associated proteins (PAPs). PEP activity must have PAPs for proper chloroplast function, which includes transcription.
　葉緑体遺伝子の転写は、主に色素体にコード化されたRNAポリメラーゼ（PEP）によって行われます。これはマルチサブユニット複合体で、核にコードされた一連のPEP関連タンパク質（PAP）に結合します。PEPの活性は、転写を含む葉緑体の機能を適切に発揮するためにPAPが必要です。

Additionally, in the scientific journal Cell, Vergara-Cruces et al. list other complex enzymes involved in chloroplast transcription: “The [transcription] models reveal details of the superoxide dismutase, lysine methyltransferase, thioredoxin, and amino acid ligase enzymes that are subunits of PEP.”6
　さらに、科学雑誌『Cell』の中で、Vergara-Crucesらは葉緑体の転写に関与する他の複雑な酵素を挙げて、次のように述べています：

「転写）モデルからPEPのサブユニットであるスーパーオキシドジスムターゼ、リジンメチルトランスフェラーゼ、チオレドキシン、アミノ酸リガーゼ酵素の詳細が明らかになりました」。

Group leader Dr. Michael Webster, a co-author of the Cell paper, states that,
　Cell論文の共著者であるグループリーダーのマイケル・ウェブスター博士は次のように述べています：

“Transcription of chloroplast genes is a fundamental step in making the photosynthetic proteins that provide plants with the energy they need to grow. We hope that by understanding this process better—at the detailed molecular level—we will equip researchers looking to develop plants with more robust photosynthetic activity.”3
　「葉緑体遺伝子の転写は、植物に成長に必要なエネルギーを供給する光合成タンパク質を作るための基本的なステップです。私たちは、このプロセスを詳細な分子レベルでより深く理解することで、より強固な光合成活性を持つ植物の開発を目指す研究者たちの助けになることを期待しています。」

Vergara-Cruces et al. also suggest that, “Collectively, these data provide a foundation for the mechanistic understanding of chloroplast transcription and its role in plant growth and adaptation.”
　また、Vergara-Cruces氏らは、「これらのデータを総合すると、葉緑体の転写と、植物の成長と適応におけるその役割のメカニズム的理解の基礎となります。」とも述べています。

Research through cryoelectron microscopy has revealed incredible photosynthesis-associated proteins involved with transcription of the chloroplast genes via RNA polymerase. Evolutionary theory erroneously states that the chloroplast RNA polymerase has evolved from a bacterial RNA polymerase. But each polymerase complex could only have been designed during creation by the Lord Jesus to function with the highest efficiency in specific groups of organisms, including plants, people, and prokaryotes (bacteria).
　低温電子顕微鏡を用いた研究により、RNAポリメラーゼを介した葉緑体遺伝子の転写に関わる驚くべき光合成関連タンパク質が明らかになりました。進化論では、葉緑体のRNAポリメラーゼはバクテリアのRNAポリメラーゼから進化したと誤って言われています。しかし、それぞれのポリメラーゼ複合体は、植物、人間、原核生物（バクテリア）を含む特定の生物群において最高の効率で機能するように、主イエスによって創造時に設計されたに過ぎないのです。
 ICR
https://www.icr.org/articles/type/9