光合成・環境変動に応答した光化学系Ⅰ複合体の構造と機能のダイナミクス

光系统I复合体结构和功能响应光合作用和环境变化的动态

• 批准号: 21H02510
• 负责人: 高橋 裕一郎
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02510/
• 关键词: 光合成; 光化学系; 構造解析; ダイナミクス; 分子集合; 環境変動; 分子集合因子; アンテナ複合体; 緑藻クラミドモナス; 環境順化; 分集合因子; 光合成; 光化学系; 構造解析; ダイナミクス; 分子集合; 環境変動; 分子集合因子; アンテナ複合体; 緑藻クラミドモナス; 環境順化; 分集合因子

１）光化学系I(PSI)複合体の分子集合因子の解析を行った。精製した分子集合因子に結合するPSI分子集合中間体にクロロフィルが結合していることをレーザー蛍光顕微鏡で明らかにし、その蛍光スペクトルを測定した。（２）嫌気条件下で培養したクラミドモナスから単離したPSI複合体が二量体を形成することを見出し、クライオ電子顕微鏡で二量体構造を初めて高分解能で解明した。今後の分子集合の分子機構解明に重要な情報を得ることができた。（３）９種のLHCIのうちLHCA3とLHCA7をそれぞれ欠損した変異株からPSI複合体をアフィニティー精製する方法を確立し、そのサブユニット組成を明らかにし、低温蛍光スペクトルを測定した。これらの変異株は超波長の蛍光スペクトルが欠失しているため、励起エネルギー移動の効率が低下している可能性を指摘しることができた。今後は、アンテナサイズの測定を閃光分光法などの手法を用いて進める予定である。（４）シトクロムb6f複合体のPetCのN末から171番目のProをLeuに置換（PETC-Pro171Leu）したpgr1変異株の電子伝達活性が、チラコイド膜ルーメンのpHが酸性になった時により強く抑制されることを明らかにした。この成果によりPSI周辺のサイクリック電子伝達活性の制御機構に関する新しい知見が得られ、変動する光環境下におけるPSIの活性の制御および光損傷の分子機構の解明に貢献した。さらにHis-tagを融合したCyt-b6f複合体をアフィニティ生成し、その構造解析をクライオ電顕で進めた。pgr1変異をもつ複合体の構造の解明も順調に進んでいる。（５）PSI複合体に結合するアンテナ複合体LHCIの分子集合過程関与するcpSRP43/cpSRP54とインセルターゼAlb3.1が複合体を形成しすることを明らかにした。クライオ電子顕微鏡による構造解析を準備中である。

1）对光系统I（PSI）复合物的分子组合因子进行分析。通过激光荧光显微镜揭示了叶绿素与与纯化的分子组装因子结合的PSI分子组件中间体的结合，并测量了荧光光谱。 （2）发现从厌氧条件下培养的衣原体分离的PSI复合物形成二聚体，并且首次使用冷冻电子显微镜以高分辨率阐明了二聚体结构。我们能够获得重要的信息，以阐明将来分子组件的分子机制。 （3）建立了九个LHCI中缺少LHCA3和LHCA7的突变菌株的PSI复合物的方法，并揭示了亚基组成，并测量了低温荧光光谱。可以指出，这些突变体的超波长荧光光谱的缺失，这可能导致激发能传递的效率降低。将来，我们计划使用诸如闪光光谱法等方法测量天线大小。 （4）据表明，当leu（PETC-PRO171LEU）中，PGR1突变菌株的电子转移活性被PETC N端的171 Pro所取代，当苯甲酸膜膜的pH值变得更加强烈抑制。该结果为控制PSI周围的环状电子传输活性的机制提供了新的知识，这有助于在波动的光环境中调节PSI活性，并阐明光损伤的分子机制。此外，生成了与HIS标签融合的Cyt-B6F复合物的亲和力，并通过低温电子显微镜进行结构分析。携带PGR1突变的复合物的结构也在顺利进行。 （5）据揭示了CPSRP43/CPSRP54和Inceltase Alb3.1，它们参与了与PSI复合物结合的天线复合物LHCI的分子组装过程，形成了复合物。目前正在准备使用低温电子显微镜的结构分析。