葉緑体NDH複合体の生化学解析

叶绿体 NDH 复合物的生化分析

基本信息

批准号：
07F07142
负责人：
鹿内利治 (2008)
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyoto University (2008)Kyushu University (2007)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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

项目摘要

葉緑体NDH複合体は、光化学系Iサイクリック電子伝達を触媒し、大腸菌のNDH-1複合体と類似している。しかしながら電子供与体(大腸菌においてはNADH)結合サブユニットは未知であり、電子供与体も不明である。NDHに触媒されるサイクリック電子伝達経路の解明には、NDH複合体の全サブユニット構成の解明が必須である。我々はblue-native電気泳動により、チラコイド膜においてNDH複合体が光化学系Iと超複合体を作ることを明らかにした。また、超複合体のプロテオミクス解析によりそれを構成するサブユニットについて詳細な情報を得た。さまざまな変異株のバックで詳細なサブユニットの安定性解析を行ったところ、葉緑体NDH複合体は4つのサブコンプレックスからなり、そのうち二つはシアノバクテリアの複合体に保存されているが、残りの二つについては、葉緑体に特異的であった。このことは葉緑体NDH複合体がシアノバクテリアの複合体とは異なる機能を持つ可能性を示唆している。また、マイナーなLHCI分子種が、NDHとPSIの超複合体の形成に必須であることを明らかにした。このLHCIがないとNDH複合体はおそらくモノマーで存在し、部分的に安定性を欠いた。しかし、チラコイド膜でのフェレドキシン依存のプラストキノン還元活性は大きく減少し、このLHCIを欠く変異株は、もう一つのサイクリック電子伝達を欠くpgr5の変異株バックで、著しい光合成の異常を示した。このことは、NDHと光化学系Iの超複合体形成が、in vivoでのサイクリック電子伝達活性に必須であることを示している。我々の結果は、NDHと光化学系Iの超複合体の内部での電子移動の可能性を示している。

叶绿体 NDH 复合物催化光系统 I 循环电子转移，与大肠杆菌 NDH-1 复合物相似。然而，电子供体（大肠杆菌中的NADH）结合亚基未知，电子供体也未知。为了阐明NDH催化的循环电子传递途径，有必要阐明NDH复合物所有亚基的组成。我们通过蓝色天然电泳揭示NDH复合物与类囊体膜中的光系统I形成超级复合物。此外，通过对超复合物进行蛋白质组学分析，获得了构成超复合物的亚基的详细信息。使用各种突变菌株进行的详细亚基稳定性分析表明，叶绿体 NDH 复合物由四个亚复合物组成，其中两个在蓝藻复合物中保守，其余两个是叶绿体特异性的。这表明叶绿体NDH复合物可能具有与蓝细菌不同的功能。我们还揭示了一种较小的 LHCI 分子种类对于 NDH-PSI 超复合物的形成至关重要。如果没有这种 LHCI，NDH 复合物可能以单体形式存在，并且部分缺乏稳定性。然而，类囊体膜中铁氧还蛋白依赖性质体醌还原活性大大降低，缺乏这种 LHCI 的突变体表现出明显的光合作用缺陷，pgr5 突变体 back 也是如此，它缺乏循环电子传递。这表明 NDH 和光系统 I 之间的超复合物形成对于体内循环电子转移活性至关重要。我们的结果证明了 NDH 和光系统 I 的超复合物内电子转移的可能性。