光化学系Iの２つのアンテナタンパク質の機能分化から解き明かす光エネルギー分配原理

从光系统I的两种天线蛋白的功能分化阐明光能分布原理

• 批准号: 20J40231
• 负责人: 渡辺 麻衣
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan University (2022)Nagoya University (2020-2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-10-12 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J40231/
• 关键词: 超分子複合体; 光合成; 環境応答; アンテナ; 光化学系; 超分子複合体; 光合成; 環境応答; アンテナ; 光化学系

多くのシアノバクテリアはアンテナとしてフィコビリソームをもつ。フィコビリソームには、コアとロッドからなるCpcG-PBSとロッドのみからなるCpcL-PBSがある。CpG-PBSとCpcL-PBSの両方がPSIアンテナとして機能するが、2つの異なるアンテナがどのように使い分けられてPSIへエネルギー伝達し ているのだろうか。光合成の電子伝達には直鎖状と環状の2つの経路が存在する。この研究では、CpcG-PBSは直鎖状電子伝達を担う光化学系Iへ、CpcL-PBSは環状電子伝達を行う光化学系Iへ光エネルギーを分配するという、2つの異なる電子伝達系に対応したアンテナの使い分けが行われているという作業仮説を立てた。それを検証し、CpcG-PBSとCpcL-PBSの光化学系Iアンテナとしての使い分け原理を明らかにし、環境に応じたフィコビリソームから光化学系Iへのエネルギー分配最適化の分子機構と生理的役割の解明をめざす。これまでにモデル生物として使用してきた、Anabaena sp. PCC 7120で、CpcG-PBS、CpcL-PBSそれぞれに特異的なサブユニットである、CpcG、CpcLを破壊した変異体と、CpcLを過剰発現した変異体のCpcL-PBSと光化学系I超複合体の形成、それぞれのフィコビリソームへの影響を解析した結果を論文にまとめ、発表した。CpcG、CpcLの量比が超複合体の形成を制御していると考えられたため、CpcG、CpcLの発現解析を行なった。この結果を論文にまとめている。共同研究により、Anabaena以外のシアノバクテリアにおける、CpcLの制御について新たな知見が得られたので、それについても論文にまとめている。また、海洋性シアノバクテリアのCpcL-PBSの機能について調べるため、変異体の作製を行ない、発現解析のためRNAseqを準備している。

许多蓝细菌具有植物质体作为天线。植物异构体包括CPCG-PB，由芯和杆组成，以及CPCL-PB，由杆单独组成。 CPG-PBS和CPCL-PB都充当PSI天线，但是两个不同天线如何使用不同的使用来将能量传递到PSI？光合作用中的电子传输有两种途径：线性和循环。在这项研究中，我们提出了一个有效的假设，即使用的天线与两个不同的电子传输系统相对应：CPCG-PBS将光能分发给光系统I，该系统负责线性电子传递，而CPCL-PBS将光能分配给光系统I，该光系统I执行环状电子传递。这将进行验证，我们将阐明使用CPCG-PBS和CPCL-PB作为光系统I天线的原则，并旨在阐明从植物质体到光系统I的分子机制和生理作用。我们已经汇编并发表了一篇论文，介绍了分析CPCL-PBS和光系统I超复合物的突变体超复合物的结果，这些突变体破坏了CPCG和CPCL，它们是CPCG-PBS和CPCL-PBS和CPCL-PBS和CPCL-PBS的特定亚基，以及过表达CPCL的突变体，及其对Phycobilisomes的影响。由于认为CPCG和CPCL的量比控制了超复合物的形成，因此我们对CPCG和CPCL进行了表达分析。这些结果总结在论文中。联合研究提供了有关Anabaena以外的蓝细菌调节CPCL的新知识，并且本文也总结了这一点。此外，为了研究CPCL-PBS在海洋蓝细菌中的功能，产生突变体，并准备RNASEQ进行表达分析。