細胞内エネルギー代謝を調節する過渡的超複合体の研究

调节细胞内能量代谢的瞬时超级复合物的研究

• 批准号: 21200063
• 负责人: 皆川 純
• 金额: $ 19.05万
• 依托单位: National Institute for Basic Biology (2010-2011)Hokkaido University (2009)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research a proposed research project)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21200063/
• 关键词: 光合成; 電子伝達系; 超分子複合体; 環境適応

光合成は,光を集め,そのエネルギーを2つの光化学系に与えて電子を移動させる反応であるが,その電子の移動経路としては,水の分解に始まり,光化学系II-シトクロムbf複合体-光化学系I-NADP^+と伝わる「リニア電子伝達(LEF)」が広く知られている。しかし,歴史的には,リニア電子伝達の発見よりさらに4年前,1954年に「サイクリック電子伝達(CEF)」が発見されている。CEFでは光化学系IIは使われず,電子はもっぱら光化学系Iの回りを循環する。その際,LEFより多くのATPが合成されるため,CEFは細胞にとって多くのATPが必要な環境で重要となっている。植物は,必要に応じてLEF/CEF2つの電子伝達のバランスをとることで,効率良くしかも逆境に強い光合成を行っている。ところが,CEFにおいて,光化学系Iを出た電子がどの分子を経由して再び光化学系Iへ戻ってくるのか,長い間わからなかった。ステート2のクラミドモナス細胞は,CEF活性が高いことで知られているため,ステート2状態の葉緑体を詳しく調べれば,長い間明らかでなかったCEFの実体がつかめるのではないかと予想し,ステート2状態のクラミドモナス細胞から光化学系Iを含む巨大複合体を単離した。解析の結果,この複合体は光化学系I超複合体ばかりでなく,シトクロムbf複合体,フェレドキシン-NADP酸化還元酵素などLEFでおなじみのタンパク質複合体が集合してできた,分子量150万の超・超複合体であることがわかった。この超・超複合体(CEF超複合体)に光を当てると,電子は光化学系Iから隣のシトクロムbf複合体へと移動し,また光化学系Iへと戻ってくることが確認された。この結果より,従来どこで行われているのか明らかでなかったCEFは,LEFの部品をCEF仕様に再配置したCEF超複合体上で行われていることが明らかとなった。

光合作用是一种收集光、向两个光系统提供能量并转移电子的反应，被称为“I-NADP^+”系统。然而，从历史上看，“循环电子转移”(CEF) 于 1954 年被发现，比线性电子转移的发现早了四年。在 CEF 中，不使用光系统 II，电子仅围绕光系统 I 循环。在此过程中，合成的 ATP 比 LEF 更多，因此 CEF 在细胞需要大量 ATP 的环境中非常重要。植物根据需要平衡 LEF 和 CEF 之间的电子传输，有效地进行光合作用并抵抗不利条件。然而，长期以来，人们并不清楚离开光系统I的电子在CEF中会经过哪些分子并返回到光系统I。由于已知处于状态2的衣藻细胞具有较高的CEF活性，因此我们预计，如果我们仔细检查处于状态2的叶绿体，我们将能够掌握长期以来一直不清楚的CEF的实质。含有光系统 I 的复合物以两种状态从衣藻细胞中分离出来。分析结果表明，该复合物不仅由光系统I超复合物组成，还由细胞色素bf复合物和铁氧还蛋白-NADP氧化还原酶等LEF熟悉的蛋白质复合物组成，分子量为150万日元。成为一个超级综合体。当用光照射该超/超复合物（CEF超复合物）时，证实电子从光系统I移动到邻近的细胞色素bf复合物，然后返回光系统I。从这个结果可以清楚地看出，以前不知道在哪里进行的 CEF 是在 CEF 超级复合材料上进行的，其中 LEF 部件根据 CEF 规格重新排列。

项目成果

The reduction state of plastoquinone is a major modulator of in vivo chlorophyll fluorescence in Chlamydomonas reinhardtii

质体醌的还原态是莱茵衣藻体内叶绿素荧光的主要调节剂

• 发表时间: 2010
• 期刊: FEBS lett. 584
• 作者: Hohmann-Marriott;M.F.;Takizawa;K.;Eaton-Rye;J.;Mets;L.;Minagawa;J.
• 通讯作者: J.

Isolation of the elusive supercomplex driving cyclic electron transfer in photosynthesis

光合作用中驱动循环电子转移的难以捉摸的超复合物的分离

• 期刊: Nature (印刷中)
• 作者: Iwai;M.;Takizawa;K.;Tokutsu;R.;Okamuro;A.;Takahashi;Y.;Minagawa;J.
• 通讯作者: J.

光合成電子伝達経路におけるFNRの役割

FNR 在光合电子传递途径中的作用

• 发表时间: 2010
• 作者: 川島忠晃;得津隆太郎;皆川純
• 通讯作者: 皆川純

A supercomplex driving cyclic electron flow in Chlamydomonas reinhardtii

莱茵衣藻中驱动循环电子流的超复合物

• 发表时间: 2010
• 作者: Minagawa;J.
• 通讯作者: J.

Isolation of the elusive supercomplex driving cyclic electron transfer in photosynthesis.

光合作用中驱动循环电子转移的难以捉摸的超复合物的分离。

• 发表时间: 2010
• 期刊: Nature
• 影响因子: 64.8
• 作者: Iwai;M.;Takizawa;K.;Tokutsu;R.;Okamuro;A.;Takahashi;Y.;Minagawa;J.
• 通讯作者: J.