光合成の電子移動におけるMg,Zn,Feの役割

Mg、Zn 和 Fe 在光合作用过程中电子转移中的作用

• 批准号: 09235235
• 负责人: 伊藤 繁
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Okazaki National Research Institutes
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09235235/
• 关键词: 光合成; 電子移動; 反応中心; 光化学反応; クロロフィル; キノン; 蛋白質; 進化

光合成反応におけるMg,Zn,Feの役割を検討した。好気好酸性細菌Acidiphilium(A.)rubrumが、これまでに知られるMg型クロロフィルとは異なる、Zn型バクテリオクロロフィルa(Zn-BChla:正式名称としてはZn-バクテリオフェオフィチン)を持ち、高い光合成活性を示すことを確認した。この常識を覆すZn型光合成と、既知のMg型光合成とを比較した。pH2.5-6.0の酸性条件下で好気・暗所で従属栄養的にZn-BChlを生産し、光照射で紅色細菌型の光合成と炭酸固定を行うA.rubrumの膜標品および反応中心標品の吸収スペクトルは紅色光合成細菌に比べて5〜15nm短波長シフトし、きれいなピンク色を示した。細胞は13:2:1のZn-BChla:Mg-BChla:BPhea(=金属を持たないバクテリオフェオフィチン)比をもち、膜標品にするとMg-BChlが殆ど消失した。単離反応中心複合体にはMg-BChlは含まれず、Zn-BChlaとBPheaのみが含まれていた。Znは膜に選択的に存在することが示された。膜内の反応中心複合体の電子供与体(バクテリオクロロフィル2量体)の酸化還元電位はZnでもMgでも変わらなかった。人口光合成系では従来からMgよりも安定なZn-ポルフィリンや、人口キノンが使われてきたが、Zn-BChlを使う光合成系の発見は、原始光合成系がZn-ポルフィリンで始まった可能性も示唆する。緑色細菌のヘムについても検討し、電子移動と、タンパク質構造の進化を検討した。

研究了Mg，Zn和Fe在光合作用反应中的作用。据证实，有氧酸性细菌（A.）rubrum具有Zn型细菌氯酚含量A（Zn-BCHLA：正式称为Zn-细菌性鸡蛋素），这与先前已知的MG型叶绿素和表现出浓度的MG型叶绿素，并且表现出高光谱的活性。将这种常识与Zn型光合作用与已知的MG型光合作用进行了比较。 A. rubrum的膜制剂和反应中心制剂的吸收光谱在pH 2.5-6.0的酸性条件下在有氧和黑暗的地方产生Zn-BCHL异常产生，并通过光照射的光辐射，与光照射相比，将红细菌类型的光合作用和碳纤维固定在光线体上，并进行光合作用，相比之下。 颜色。这些细胞的Zn-BCHLA：mg-bchla：bpheA（=无金属）比为13：2：1，当用作膜制备时，几乎mg-bchl消失了。分离的反应中心复合物不含MG-BCHL，仅包含Zn-BCHLA和BPHEA。 Zn被证明是在膜中选择性存在的。膜中反应中心络合物的电子供体（细菌氯二聚体）的氧化还原电势不会随Zn或Mg而变化。在人群光合系统中，传统上使用了Zn-Porphyrins和种群奎因酮，它们比MG更稳定，但是发现使用Zn-BCHL的光合系统的发现也表明，原始的光合系统可能已经从Zn-Porphyrins开始。还检查了绿细菌的血液，并研究了电子转移和蛋白质结构的进化。

项目成果

伊藤 繁: "地球を変えた光合成" 日本物理学会誌. 53(2). 100-106 (1998)

伊藤茂：“改变地球的光合作用”日本物理学会杂志 53(2) (1998)。

Hara,H.et al.: "The distance between P680 and Q_A in Photosystem II determined by ESEEM spectrocscopy." Biochimica Biophysica Acta. 1322. 77-85 (1997)

Hara,H.et al.：“通过 ESEEM 光谱测定光系统 II 中 P680 和 Q_A 之间的距离。”

Itoh,S.et al.: "Accumulation of Fe,Cr and Ni metals inside cells of acidophilic bacterium Acidiphilium rubrum that produced Zn containing bacteriochlorophyll a." Plant and Cell Physiology. (in press.). (1998)

Itoh,S.et al.：“嗜酸性细菌 Acidiphilium rubrum 细胞内 Fe、Cr 和 Ni 金属的积累，产生含锌的细菌叶绿素 a。”

Dzuba,S.A.et al.: "Electron spin echo of spin-polarized radical pairs in the intact and quinone-reconstituted plant photosystem I reaction centers." Chemical Physics Letters. 264. 238-244 (1997)

Dzuba,S.A.等人：“完整和醌重建的植物光系统 I 反应中心中自旋极化自由基对的电子自旋回波。”

Tomo,T.et al.: "Topology of pigments in the isolated photosystem II reaction center studied by selective extraction." Biochimica Biophysica Acta. 1321. 21-30 (1997)

Tomo,T.等人：“通过选择性提取研究了孤立光系统 II 反应中心中颜料的拓扑结构。”