形質転換緑藻クラミドモナスを用いた光化学系IIの構造と機能の解析

利用转化绿藻衣藻分析光系统II的结构和功能

• 批准号: 13740467
• 负责人: 皆川 純
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13740467/
• 关键词: 部位特異的変異; 光合成; 緑藻; クラミドモナス

光化学系II酸素発生部位の詳細な解析のため、緑藻C. reinhardtiiを用い、D2タンパク質のTyr-162(いわゆるTyrD)の欠失変異株を作製した。まずPELDOR(Pulsed Electron DOuble Resonance)法により構造を解析した。TyrDを欠失したことにより単独のラジカルとして測定が可能となったTyrZ(活性チロシン残基である)と第一電子受容キノンであるQAとの距離は、34.5±1Åと決定した。次に、P680+の再還元キネティクスの詳細な解析を、ヒスチジンタグ付与野生株とヒスチジンタグ付与TyrD欠失変異株より精製した光化学系II粒子を用いて行い、以下の知見を得た。(1)ヒスチジンタグ付与野生株とホウレンソウとでは、本質的に同等のキネティクスが得られた。(2)TyrD欠失変異株のマイクロ秒領域のキネティクスは有意の差が見られた。このマイクロ秒領域の異常なキネティクスと正常であった四周期振動より、TyrD欠失がS状態の遷移に影響を与えたわけではなく、プロトン移動と共役した電子伝達に影響を与えたものと結論した。酸素発生部位は電子伝達とプロトン移動が調和的に共役しているとされるが、TyrDがこれに重要な役割を果たしていることがわかり、これまで不明であったTyrDの機能が明らかとなった。

为了详细分析光系统 II 氧气生成位点，我们使用绿藻莱茵衣藻创建了 D2 蛋白 Tyr-162 (TyrD) 的缺失突变体。首先，使用PELDOR（脉冲电子双共振）方法分析结构。 TyrZ（活性酪氨酸残基）与 QA（第一个电子接受醌）之间的距离确定为 34.5±1 Å，由于 TyrD 的缺失，TyrZ（活性酪氨酸残基）可以作为单个自由基进行测量。接下来，我们使用从组氨酸标签野生型菌株和组氨酸标签TyrD缺失突变体纯化的光系统II颗粒对P680+再还原动力学进行了详细分析，并获得了以下发现。 (1)组氨酸标记的野生菌株和菠菜之间获得了基本相同的动力学。 (2)TyrD缺失突变体在微秒​​区域的动力学存在显着差异。基于微秒区域的异常动力学和正常的四周期振荡，我们得出结论，TyrD 缺失不会影响 S 态转变，而是影响质子转移和耦合电子传输。据说电子转移和质子转移在氧气生成位点和谐耦合，TyrD 在其中发挥着重要作用，揭示了 TyrD 以前未知的功能。

项目成果

Kawamori, A., Katsuta, N., Arao, S., Hara, H., Mino, H., Ishii, A., Ono, T.-A., Minagawa, J.: "Configuration of electron transfer cofactors in photosystem II studied by pulsed EPR"J. of Photoscience. 9. 379-381 (2002)

Kawamori, A.、Katsuta, N.、Arao, S.、Hara, H.、Mino, H.、Ishii, A.、Ono, T.-A.、皆川 J.：“电子转移辅因子的配置