光化学系2酸素発生系変異体を利用した葉緑体環境適応機構の解析

利用光系统2产氧系统突变体分析叶绿体环境适应机制

• 批准号: 19039017
• 负责人: 伊福 健太郎
• 金额: $ 2.69万
• 依托单位: Kyoto University
• 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: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19039017/
• 关键词: 植物; 葉緑体; 環境適応; 光化学系II; 酸素発生系; 環境応答

高等植物OECタンパク質ファミリーの中でも、特にファミリーが多様なPsbP、PsbQプロテインファミリーを中心に解析を行った。PsbPやPsbQは、シアノバクテリアに存在する原核型ホモログ(それぞれcyanoPとcyanoQ)に起源を持つ。昨年度までに高等植物に存在する原核型PsbPホモログPPL1/2の生理機能を、シロイヌナズナ変異株を用いて解析し、PPL1は強光下において損傷した光化学系II複合体の修復過程に関わり、PPL2は循環的電子伝達に関わるNDH複合体の蓄積に必須である事を報告した。本年度はBN-PAGE、及び、スクロース密度勾配遠心等を用いた生化学的解析から、PPL2はNDH複合体の新規サブユニットであること、PPL1も何らかの複合体と相互作用することを明らかにした。緑色植物特有にPSIIサブユニットに進化したPsbPに関しても、PsbP-RNAiタバコにおいて集光アンテナLHCIIを結合しない不活性なPSIIが蓄積することを認めていたが、in vitroのPSII活性再構成実験を用い、PsbPがPSIIを活性化するのに必須なアミノ酸残基を同定した。さらにATTED-II等を用いたmRNA共発現ネットワーク解析に基づき、OECタンパク質を始めとするチラコイド内腔タンパク質の機能推定を行い、他のOECタンパク質ホモログの主な標的もPSII複合体とNDH複合体である可能性を示した。実際に幾つかのOECホモログに関しては、その機能をシロイヌナズナ変異体を用いて解析し、予測の妥当性を示した。PSIIの機能調節とNDH複合体活性は、いずれも環境ストレス、特に過剰な光に対する応答に重要な役割を持つ。従って高等植物におけるOECタンパク質、特にPsbPとPsbQホモログの多様化は、光環境への適応の結果である可能性が示唆された。

在高等植物 OEC 蛋白家族中，我们重点分析了 PsbP 和 PsbQ 蛋白家族，它们特别多样化。 PsbP 和 PsbQ 源自蓝细菌中存在的原核同系物（分别为cyanoP 和cyanoQ）。直到去年，我们利用拟南芥突变体分析了高等植物中存在的原核PsbP同源物PPL1/2的生理功能，发现PPL1参与了强光下受损的光系统II复合体的修复过程，而PPL2是我们报道的对于参与循环电子转移的 NDH 复合物的积累至关重要。今年，通过BN-PAGE和蔗糖密度梯度离心的生化分析，我们发现PPL2是NDH复合物的一个新亚基，并且PPL1也与一些复合物相互作用。关于已进化为绿色植物特有的 PSII 亚基的 PsbP，观察到不与光捕获天线 LHCII 结合的非活性 PSII 在 PsbP-RNAi 烟草中积累，但通过体外 PSII 活性重构实验，鉴定出氨基PsbP 激活 PSII 所必需的酸残基。此外，基于使用ATTED-II等的mRNA共表达网络分析，我们评估了包括OEC蛋白在内的类囊体腔蛋白的功能，发现其他OEC蛋白同源物的主要靶标是PSII复合物和NDH复合物。一种可能性。事实上，我们使用拟南芥突变体分析了几种 OEC 同源物的功能，并证明了我们预测的有效性。 PSII功能调节和NDH复合物活性在对环境胁迫（尤其是过度光照）的响应中都发挥着重要作用。因此，有人认为高等植物中OEC蛋白，特别是PsbP和PsbQ同源物的多样化可能是适应光环境的结果。

项目成果

シロイヌナズナ遺伝子破壊株を用いたPsbQ-Like(PQL)タンパク質の機能解析

使用拟南芥基因破坏菌株对 PsbQ-Like (PQL) 蛋白进行功能分析

• 发表时间: 2009
• 作者: 薮田真也;石原靖子;高林厚史;遠藤剛;伊福健太郎;佐藤文彦
• 通讯作者: 佐藤文彦

Distinct functions for the two PsbP-like proteins and PPL2 in the chloroplast thylakoid lumen of Arabidopsis.

拟南芥叶绿体类囊体腔中的两种 PsbP 样蛋白和 PPL2 具有不同的功能。

• 发表时间: 2007
• 期刊: Plant Physiology 145
• 作者: Ishihara S;Takabayashi A;Ido K;Endo T;Ifuku K;Sato F
• 通讯作者: Sato F

光合成電子伝達鎖の機能維持におけるPsbP-like(PPL)タンパク質の役割

PsbP样（PPL）蛋白在维持光合电子传递链功能中的作用

• 发表时间: 2008
• 作者: 石原靖子;高林厚史;井戸邦夫;遠藤剛;伊福健太郎;佐藤文彦
• 通讯作者: 佐藤文彦

異なる光化学系II活性をもつタバコ形質転換体を用いた高CO2環境での生育特性の解析

不同光系统II活性的烟草转化子在高CO2环境中的生长特性分析

• 发表时间: 2009
• 作者: 室田知宏;石原靖子;伊福健太郎;佐藤文彦
• 通讯作者: 佐藤文彦

Effects of the PsbP knockdown on the photosynthetic electron transfer in Nicbtoana tabacum.

PsbP 敲除对烟草光合电子转移的影响。

• 发表时间: 2008
• 期刊: The Proceedings of the 14th International Congress on Photosynthesis (in press)
• 作者: Ido K;Ifuku K;Ishihara S;Yamamoto Y;Miyake C;Sato F
• 通讯作者: Sato F