光合成電子伝達系膜タンパク質複合体の離合集散と機能

光合电子传递系统中膜蛋白复合物的解离和功能

基本信息

批准号：
18054028
负责人：
菓子野康浩
金额：
$ 2.37万
依托单位：
University of Hyogo
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：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18054028/
关键词：
膜タンパク質複合体光化学系電子伝達系

项目摘要

本研究では,光合成電子伝達系を構成する光化学系II(系II)等の膜タンパク質複合体の解体,修復,構築の仕組みを解明すること,および,構築された複合体における反応機構を原子レベルで解明するために,とくに系II複合体を対象として,構造分析を目指している。本研究では,系II複合体の新たな構成サブユニットとしてycfl2遺伝子の産物であるを見出し,Psb30と名付けた。当該遺伝子は光合成生物に広く保存されているが,被子植物には存在しない。多数の光捕集色素タンパク質を結合した被子植物の系II複合体には不要となったタンパク質であることから,ラン色細菌などの系II複合体の構築過程やストレス環境下での構造安定性への寄与が示唆される。また,より身近な真核光合成生物における光化学系のライフサイクルを解明するとともに,分解能のより高い結晶を目指して,紅藻や珪藻類を材料にして系I・II複合体の精製に取り組んだ。珪藻類は,地球上の年間の光合成量の20-25%程度を担うほどの重要な光合成生物であるが,その堅い殻のために生化学的研究は少なかった。本研究では,珪藻から活性の高い系I・II複合体を精製する方法を見出し,珪藻の光化学系の特徴を明らかにすることができた。また,原始紅藻から活性の高い健全な系I・II複合体を精製することができた。その結果,系IIはラン色細菌型であったが,系Iは高等植物に似た組成であり,光合成生物の進化の比較的早い段階の性質を残していた。本研究により,地球環境にとっても重要な生物である珪藻類,光合成生物の進化の過程を示す原始紅藻や,葉緑体の祖先とされるラン色細菌の系I・II複合体が,それぞれどのようなサブユニットが集合して構築されるのかが明らかになったことは,光合成生物の多様性,それから膜タンパク質複合体の離合集散の過程の理解に寄与するものである。

在本研究中，我们旨在阐明构成光合电子传递系统的光系统II（system II）等膜蛋白复合物的分解、修复和组装机制，并研究所构建的复合物在为了阐明这一点，我们的目标是结构分析，特别是针对系统 II 复合体。在这项研究中，我们发现了系统II复合体的一个新亚基，即ycfl2基因的产物，并将其命名为Psb30。该基因在光合生物中广泛保守，但在被子植物中不存在。由于被子植物的系统II复合体中不再需要这种蛋白质，该复合体结合了大量的捕光色素蛋白，因此了解蓝细菌等系统II复合体的构建过程及其在应激环境下的结构稳定性非常重要。建议这有助于除了阐明更熟悉的真核光合生物中光系统的生命周期外，我们还致力于使用红藻和硅藻纯化系统 I/II 复合物，目的是生产更高分辨率的晶体。硅藻是重要的光合生物，约占地球每年光合作用的20-25%，但由于其坚硬的外壳，生化研究很少。在本研究中，我们找到了一种从硅藻中纯化高活性系统I/II复合物的方法，并能够阐明硅藻光系统的特征。此外，我们能够从原始红藻中纯化出高度活跃且健康的系统 I/II 复合物。因此，系统II属于蓝藻类型，而系统I则具有与高等植物相似的组成，保留了光合生物进化相对早期阶段的特征。这项研究揭示了对全球环境至关重要的硅藻、代表光合生物进化过程的原始红藻以及被认为是叶绿体祖先的蓝藻系统I和II复合体。分别鉴定出什么样的亚基被组装和组装将有助于理解光合生物的多样性以及膜蛋白复合物的分解和组装过程。