Comprehensive study of excessive light stress response in plants

植物过度光胁迫反应的综合研究

基本信息

批准号：
21H05040
负责人：
皆川純
金额：
$ 121.06万
依托单位：
National Institute for Basic Biology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-05 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H05040/
关键词：
光合成環境適応 NPQ クライオ電子顕微鏡高速AFM 葉緑体

项目摘要

Ostreococcus tauriは、海洋に偏在するピコ植物プランクトンであり、初期分岐型緑藻である。クライオ電子顕微鏡による構造解析により、その光化学系I超複合体は、光捕集複合体I（LHCI）および原始生物特有の光捕集複合体（Lhcp）と集合することによって光捕集能力を拡大させており、陸上植物型とコア緑藻型のPSI超複合体のハイブリッドな特徴を示していることがわかった。PSIコアの片側にはLHCIベルト、もう片側にPsaGとPsaHの間にはLHCIハーフベルトが結合していた。Lhca6とPsaKの間の第三の側面にはアミノ末端のスレオニンがリン酸化された1個のLhcp1モノマーと8個のLhcp2モノマーが、3つの三量体としてオリゴマー化しPSIと会合していた。Lhcp1のリン酸化とPSIの光捕集能は可逆的な光化学反応を示したことから、OtPSI-LHCI-Lhcp超複合体の形成は光強度変化によって誘導されるリン酸化依存的な機構による可能性が高いことも示唆された。非光化学消光（NPQ）は、緑藻類においては光保護タンパク質LHCSR1、LHCSR3、PsbSによって制御されている。最近、これらの光保護タンパク質をクラミドモナスにおいて過剰発現させることで、NPQ応答が著しく高くなるdet1-2 phot変異体が発見された。この応答がクラミドモナス細胞に与える生理的影響を詳細に解析したところ、野生型細胞が生存できないような高照度下で、det1-2 phot変異株は効率よく増殖できることがわかった。この変異体は、暗所でのPSII断面積が小さく、暗所での光化学消光のクロロフィル蛍光パラメータの上昇（qPd > 1）を示したことから、NPQ状態における周辺部の光捕集複合体II（LHCII）アンテナの剥離が示唆された。

金牛骨球菌是海洋中普遍存在的超微型浮游植物，也是一种早期分化的绿藻。使用冷冻电子显微镜进行结构分析表明，光系统I超复合物通过与原始生物特有的光捕获复合物I（LHCI）和光捕获复合物（Lhcp）组装来扩展其光捕获能力。陆地植物类型和核心绿藻类型表现出杂种特征。 LHCI带连接到PSI核心的一侧，LHCI半带连接在另一侧的PsaG和PsaH之间。在 Lhca6 和 PsaK 之间的第三侧翼，一个具有磷酸化氨基末端苏氨酸的 Lhcp1 单体和八个 Lhcp2 单体寡聚为三个三聚体并与 PSI 相关。由于Lhcp1的磷酸化和PSI的光捕获能力表现出可逆的光化学反应，因此OtPSI-LHCI-Lhcp超复合物的形成可能是由于光强度变化诱导的磷酸化依赖性机制。这绿藻中的非光化学猝灭 (NPQ) 由光保护蛋白 LHCSR1、LHCSR3 和 PsbS 调节。最近，这些光保护蛋白在衣藻中的过度表达导致了 det1-2 phot 突变体的发现，该突变体显着增强了 NPQ 响应。对该反应对衣藻细胞的生理影响的详细分析表明，det1-2 phot 突变体可以在强光条件下有效增殖，而野生型细胞无法存活。该突变体在黑暗中表现出较小的 PSII 横截面，并且在黑暗中光化学猝灭的叶绿素荧光参数增加（qPd > 1），表明 NPQ 状态下的外围光捕获复合体 II（LHCII）天线脱离。

项目成果

期刊论文数量（20）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Conformation of Light-Harvesting Complex II Trimer Depends upon Its Binding Site

光捕获复合物 II 三聚体的构象取决于其结合位点

DOI：
10.1021/acs.jpcb.2c04061
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kim E; Kubota
通讯作者：
Kubota

タンパク質間相互作用による光合成集光システムの調節

通过蛋白质-蛋白质相互作用调节光合光捕获系统

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kim E; Minagawa J
通讯作者：
Minagawa J

Structural basis of LhcbM5-mediated state transitions in green algae

DOI：
10.1038/s41477-021-00960-8
发表时间：
2021-03-02
期刊：
Nature Plants
影响因子：
18
作者：
Xiaowei Pan;Ryutaro Tokutsu;Anjie Li;K. Takizawa;Chihong Song;K. Murata;Tomohito Yamasaki;Zhenfeng Liu
通讯作者：
Zhenfeng Liu

Below 3 A structure of apoferritin using a multipurpose TEM with a side entry cryoholder

下面 3 使用带有侧入冷冻支架的多功能 TEM 获得脱铁铁蛋白的结构