光合成循環電子伝達を制御するチトクロム複合体とフェレドキシンとの相互作用解析

控制光合循环电子转移的细胞色素复合物与铁氧还蛋白之间的相互作用分析

基本信息

批准号：
17048005
负责人：
栗栖源嗣
金额：
$ 4.16万
依托单位：
The University of Tokyo
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：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

チトクロムb_6f複合体は、葉緑体のチラコイド膜中に存在し、2量体あたり16個のサブユニットによって構成される分子量22万の超分子複合体である。その機能は光化学系IIにより光還元された脂溶性キノンから電子伝達蛋白質プラストシアニンへと還元電子を伝達すると共に、電子伝達と共役してH^+を膜のストローマ側からルーメン側へと輸送するポンプの役割も担っている。立体構造が判っていない高等植物のb_6f複合体では、膜のストローマ側にFd-NADP^+還元酵素(FNR)がサブユニットとして結合することがわかっていた。そこでトウモロコシ葉を用いてMS解析を行ったところ、トウモロコシの葉緑体中には3種のFNR分子種(FNR1,FNR2,FNR3)が存在し、FNR1とFNR2がb_6f複合体に結合した状態で、FNR2の一部とFNR3はストローマに単独の可溶性状態で存在していることが判明した。このことからb_6f複合体周辺のFd依存性電子伝達が、FNRアイソザイムとFdとの分子種特異的な相互作用に関連づけられる可能性が出てきたのである。そこで、本年度はFNRアイソザイムが葉緑体中で局在化する構造基盤を明らかにすべく、この3種のFNRアイソザイムのX線結晶構造解析を行った。その結果、3種のFNRは非常に良く似た主鎖構造を持っていたが(主鎖のrmsd=0.58〜0.92Å)、N末端領域に顕著な構造上の違いを見出すことができた。FNR1が持つ大きく突き出たN末端構造は、チラコイド膜(特にチトクロムb_6f複合体)と相互作用するのに適しているのに対し、完全に可溶性領域に存在するFNR3では、対応するN末端領域は、巻き畳まれてより球状の構造となっていた。局在様式が、N末端の巻き畳まれ方に起因するとすれば、FNR2のフレキシブルなN末端は、突き出た構造と巻き畳まれた構造の両方を取りうるとして理解することが可能である。現在は、高等植物由来のFNR結合型b_6f複合体の結晶化を目指して、精力的に精製・結晶化条件の検討を行っている。

Chitochrome B_6F复合物是一种超分子络合物，分子量为220,000，在氯环锥形膜中发现，由每两个量的16个亚单位的分子量组成。该函数是从光电生物II返回到电子传播蛋白质质氨基的脂肪溶剂奎因的还原电子的，并通过通过电子传输将其从膜的疏远侧传输到膜的侧面，并从膜的侧面传输到腔侧。他还扮演泵的角色。在高植物的B_6F复合物（以三维结构而闻名）中，发现FD-NADP^+还原酶（FNR）在膜的纵向侧作为亚基结合。因此，当使用玉米叶进行MS分析时，在玉米叶绿体中有三个FNR分子物种（FNR1，FNR2，FNR3），FNR1和FNR2粘合到B_6F复合物中。和fnr3存在于单个可溶性状态中。这来自于B_6F复合物周围的FD依赖性电子传输可能与FNR同工酶和FD之间的特定相互作用有关的可能性。因此，今年进行了这三个FNR同工酶的X射线晶体结构分析，以揭示FNR同工酶在叶绿体中占主导地位的结构碱基。结果，这三个FNR具有非常相似的主链结构（RMSD =0.58-0.92Å的主链），但是我们能够在N末端区域找到一个显着的结构。在完全可溶的面积的FNR3中，FNR3适用于与铁晶膜的相互作用（尤其是Chitochrome B_6F复合体）。如果局部样式是由折叠N末端的方法引起的，则可以理解FNR2的柔性n端可以同时采用突出的结构和包裹的结构。目前，目的是进行剧烈的纯化和结晶条件，以结晶源自高植物的B_6F型FNR结合。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Binding Sites of lipophilic quinine and quinine analogue inhibitors in the cytochrome b_6f complex of oxygenic photosynthesis

产氧光合作用细胞色素 b_6f 复合物中亲脂性奎宁和奎宁类似物抑制剂的结合位点

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Biochem., Soc., Trans. 33
影响因子：
0
作者：
Cramer;W.A.;Zhang;H.;Yan;J.;Kurisu;G.;Smith;J.L.;栗栖源嗣;J.Yan et al.;G.Kurisu et al.;W.A.Cramer et al.
通讯作者：
W.A.Cramer et al.

高校生のための東大授業ライブ

面向高中生的东京大学直播课程

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
Cramer;W.A.;Zhang;H.;Yan;J.;Kurisu;G.;Smith;J.L.;栗栖源嗣;J.Yan et al.;G.Kurisu et al.;W.A.Cramer et al.;W.A.Cramer et al.;S.Okutani et al.;栗栖源嗣
通讯作者：
栗栖源嗣

Structural Basis of Equisetum arvense Ferredoxin Isoform II Producing an Alternative Electron Transfer with Ferredoxin-NADP^+ Reductase

使用铁氧还蛋白-NADP^ 还原酶产生替代电子转移的木贼铁氧还蛋白亚型 II 的结构基础

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
J.Biol.Chem. 280
影响因子：
0
作者：
Cramer;W.A.;Zhang;H.;Yan;J.;Kurisu;G.;Smith;J.L.;栗栖源嗣;J.Yan et al.;G.Kurisu et al.
通讯作者：
G.Kurisu et al.

A Intraprotein transfer of the quinine analogue inhibitor 2,5-dibromo-3-methyl-6-isopropyl-p-benzoquinone in the cytochrome b_6f complex

细胞色素 b_6f 复合物中奎宁类似物抑制剂 2,5-二溴-3-甲基-6-异丙基-对苯醌的蛋白内转移

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A. 103
影响因子：
0
作者：
Cramer;W.A.;Zhang;H.;Yan;J.;Kurisu;G.;Smith;J.L.;栗栖源嗣;J.Yan et al.
通讯作者：
J.Yan et al.

Three Maize Leaf Ferredoxin : NADP(H) Oxidoreductases Vary in Subchloroplast Location, Expression, and Interaction with Ferredoxin

三种玉米叶铁氧还蛋白：NADP(H) 氧化还原酶在叶绿体下的位置、表达以及与铁氧还蛋白的相互作用方面有所不同

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Plant Physiol. 139
影响因子：
0
作者：
Cramer;W.A.;Zhang;H.;Yan;J.;Kurisu;G.;Smith;J.L.;栗栖源嗣;J.Yan et al.;G.Kurisu et al.;W.A.Cramer et al.;W.A.Cramer et al.;S.Okutani et al.
通讯作者：
S.Okutani et al.