光合成タンパク質複合体の構造形成過程の追跡

追踪光合蛋白质复合物的结构形成过程

基本信息

批准号：
14780509
负责人：
柴田穣
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

光化学系I(PSI)反応中心は、電子伝達系を構成する数個の色素分子に加えて、100個近い数のアンテナクロロフィル(Chl)や約20分子のカロテノイド(Car)、さらにいくつかの脂質分子を含む巨大複合体である。凍結乾燥したPSIを適度な水分を含むエーテルで処理することで、電子伝達系を残したまま大部分のアンテナChl、Car、第2番目の電子受容体キノン(Q)、が除かれる。本研究では、こうして得られたエーテル処理PSI反応中心に、クロロフィル、カロテノイド、キノンなどの分子を添加することで、如何に再構成が可能であるかを検証することを目的とした。エーテル処理PSI反応中心の時間分解蛍光スペクトルでは、通常のPSIに見られる730nmの長波長Chlからの蛍光バンドが非常に弱くなる。また、通常のPSIでは680nm付近の蛍光は、非常に速いP700へのエネルギー移動により極短寿命で減衰するが、エーテル処理PSIではP700へのエネルギー移動が効率よく進まなくなったアンテナChlが生じることにより、比較的長寿命の蛍光がこの波長付近にも見られるようになる。エーテル処理によりアンテナクロロフィル/スペシャルペアの相対個数が約16個となったPSI(16Chls/P700)に対して、抽出された色素のエタノール溶液を添加した。こうして得られた再構成PSIの時間分解蛍光スペクトルでは、730nmに長い寿命を持つ蛍光が強く現れた。また680nm付近の蛍光は、非常に速く減衰し、長波長Chlへのエネルギー移動が効率よく起こっていることを示した。再添加により、ある程度正しい位置に色素が再構成されたと考えている。一方共焦点顕微鏡を用いて、細菌のアンテナ色素複合体であるクロロソームの蛍光スペクトルを、一つ一つの複合体ごとに低温で測定することに初めて成功した。これにより、1つのクロロソームでは、ある方向に偏光している光をより強く吸収することを見出した。

光系统I（PSI）反应中心由构成电子传递链的若干色素分子、近100个触角叶绿素（Chl）、约20个类胡萝卜素（Car）分子和若干脂质分子组成。通过用含有适量水的乙醚处理冻干的 PSI，大部分天线 Chl、Car 和第二电子受体醌 (Q) 被去除，同时保持电子传输链完整。本研究的目的是验证这样获得的乙醚处理的PSI反应中心如何通过添加叶绿素、类胡萝卜素和醌等分子来重构。在乙醚处理的PSI反应中心的时间分辨荧光光谱中，常规PSI中看到的来自Chl（730 nm长波长）的荧光带变得非常弱。此外，在正常PSI中，由于极快的能量转移到P700，680nm附近的荧光在极短的寿命内衰减，但在乙醚处理的PSI中，产生天线Chl，其中能量转移到P700不能有效地进行。在此波长附近还可以看到相对较长寿命的荧光。将提取的色素的乙醇溶液添加到PSI（16Chls/P700）中，其中触角叶绿素/特殊对的相对数量通过乙醚处理减少到约16。在这样得到的重构PSI的时间分辨荧光光谱中，在730nm处强烈地出现了长寿命的荧光。此外，680 nm 附近的荧光衰减得非常快，表明能量向较长波长 Chl 的转移正在有效发生。我们认为，重新添加在某种程度上将染料重组到了正确的位置。同时，他们使用共焦显微镜，首次成功测量了叶绿体（细菌触角色素复合物）在低温下每种复合物的荧光光谱。他们发现，一种叶绿体对某一方向偏振光的吸收能力更强。