複合体結晶構造解析で明らかにする高等植物に特有な光還元力分配システムの構造基盤

复杂晶体结构分析揭示高等植物特有的光还原配电系统的结构基础

基本信息

批准号：
17687008
负责人：
栗栖源嗣
金额：
$ 19.3万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

フェレドキシン(Fd)は光化学系1複合体から電子を受け取り、解離会合を繰り返しながら、炭素、窒素、硫黄の各代謝系へ光還元力を分配する電子伝達蛋白質である。改変体を用いた相互作用解析から、電子を受け取る側のFd依存性酵素は、各々Fdの異なったアミノ酸残基を認識していることが判っている。私は、電子伝達複合体の形成が光還元力の分配機構と密接に係わっていると考えており、電子伝達複合体の構造研究を進めてきた。平成18年度までにFdが係わる電子伝達複合体の2つ目の構造として、硫黄同化に働く亜硫酸還元酵素(SiR)とFdとの複合体結晶構造解析に成功した。平成19年度には、光合成電子伝達がチラコイド膜に還流する循環電子伝達の分子経路の候補である、シトクロムb_6f複合体とFdとの複合体構造解析に取り組んだ。高等植物のシトクロムb_6f複合体の精製方法は確立しているが、サブユニットの一つとして結合しているFd-NADP^+還元酵素(FNR)の結合比率が1:0.8程度と低く、Fdとの複合体状態はもとより、b_6f複合体単体の結晶化にも成功することが出来なかった。この問題を解決するには、FNR結合の構造基盤を解明し、より安定で均一なシトクロムb_6f複合体の調整法を確立する必要性が指摘された。そこで、トウモロコシの葉緑体中に存在する、膜結合型、可溶型のFNR分子種を結晶解析し、N末端20残基の構造が膜結合性と可溶性を規定している構造基盤を指摘することができた。この構造基盤をもとに、現在、シロイズナズナ(Arabidopsis thaliana)を用いて組換え体を導入し、膜結合性の構造基盤を確認中である。今後は、膜結合性の組換え体を精製中に適宜加える事で、FNRの結合比率を確保し、結晶化を試み続ける予定である。

铁氧还蛋白（FD）是一种电子转移蛋白，可从光系统1复合物接收电子，并将光填充力分配给碳，氮和硫的代谢系统，同时经历重复的解离关联。使用变体的相互作用分析表明，电子接收FD依赖性酶各种识别FD的不同氨基酸残基。我认为，电子传输复合物的形成与光填充力的分布机理密切相关，并且一直在对电子传输复合物进行结构研究。到2006年，我们成功地分析了硫酸盐还原酶（SIR）之间的复合物的晶体结构（SIR），该硫酸盐还原（SiR）是硫磺中的同化，作为涉及FD的电子转移络合物的第二个结构。在2007年，我们研究了细胞色素B_6F复合物和FD的复杂结构，它们是分子途径的候选循环电子传输的候选物，其中光合电子传输回流为依克拉类膜。尽管已经建立了一种纯化高等植物中细胞色素B_6F复合物的方法，但作为一个亚基之一，FD-NADP^+还原酶（FNR）的结合比在1：0.8左右较低，并且不仅可以单独使用B_6F复合物来结晶，而且可以在FD状态下取得成功。为了解决这个问题，有人指出，有必要阐明FNR键的结构基础，并为细胞色素B_6F复合物建立更稳定和均匀的调节方法。因此，我们已经能够在玉米叶绿体中结晶膜结合和可溶性FNR分子物种，并指出20 N端残基的结构定义膜结合和溶解度的结构基础。基于此结构基础，目前正在使用拟南芥来确认膜结构的结构基础。将来，我们计划继续尝试通过在纯化过程中适当添加膜结合的重组者来确保FNR的结合比。

项目成果

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科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

光合成における電子伝達超分子系の役割

电子传输超分子系统在光合作用中的作用

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
蛋白質・核酸・酵素 50
影响因子：
0
作者：
Wayne NL;Kuwahara K;Aida K;Nagahama Y;Okubo K;J.Yan et al.;栗栖源嗣
通讯作者：
栗栖源嗣

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

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.

Structural Basis for the distinctive subchloroplast location of three maize leaf ferredoxin:NADPH oxidoreductases

三种玉米叶铁氧还蛋白独特叶绿体下位置的结构基础：NADPH氧化还原酶