ＮＤＨ－光化学系Ｉ超複合体に介在するリンカータンパク質の分子進化

NDH-光系统 I 超复合物介导的连接蛋白的分子进化

基本信息

批准号：
15J02202
负责人：
大谷卓人
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J02202/
关键词：
光合成分子進化複合体循環的電子伝達反応植物生理学遺伝学

项目摘要

葉緑体NADH dehydrogenase-like (NDH) 複合体は光化学系Ｉ (PSI) 循環的電子伝達に関与している。被子植物においてNDHは、PSIと超複合体を形成しており、両者を繋ぐリンカータンパク質がLhca5とLhca6である。そのうちLhca6は、NDHの安定化に必須である (Peng et al., 2009)。一方、ゼニゴケは、Lhca6を有さず、NDHはPSIと超複合体を形成しない (Ueda et al., 2012)。アミノ酸配列に基づく分子系統解析より、被子植物への進化の過程で、Lhca6は、集光アンテナであるLhca2から分岐して進化したと考えられる。私は、Lhca6のリンカーとしての新しい機能を生み出す分子進化に注目し、この機能を付与するドメインの同定を試みた。シロイヌナズナLhca2-Lhca6間でドメイン交換を行ったタンパク質を発現する一連のキメラ遺伝子をシロイヌナズナlhca6変異体に導入した。得られた形質転換体において、NDH活性及び、NDH-PSI超複合体を形成出来るかを検証した。これらの結果から、Lhca6のストロマループ領域がリンカー機能を担っていることが明らかになった。さらに同領域はNDHとの相互作用に重要であることを明らかにした。次に、リンカータンパク質のNDH-PSI超複合体中の位置を明らかにするため、lhca5変異体、lhca6変異体、major LHCIの各変異体、さらにはその三重変異体における超複合体形成と変異型複合体中に含まれるタンパク質を解析した。その結果、NDH-PSI超複合体において、Lhca5は、Lhca4の位置に置き換わって入り、またLhca6は、Lhca2の位置に置き換わって入ることにより、リンカーとして機能するモデルを提唱した。

叶绿体NADH脱氢酶样（NDH）复合物与光系统I（PSI）环状电子传输有关。在被子植物中，NDH形成具有PSI的超复合物，连接它们的接头蛋白是LHCA5和LHCA6。其中，LHCA6对于稳定NDH至关重要（Peng等，2009）。另一方面，鼻窦苔藓没有LHCA6，NDH并未与PSI形成超重复合物（Ueda等，2012）。基于基于氨基酸序列的分子系统发育分析，据信LHCA6通过从光浓度的天线LHCA2分支出来的过程中演变而成。我专注于分子进化，它作为LHCA6的接头产生了新功能，并试图识别赋予该功能的域。将一系列表达蛋白质的嵌合基因引入了拟南芥LHCA2-LHCA6之间的结构域，被引入拟南芥LHCA6突变体中。我们研究了在产生的转化体中是否可以形成NDH活性和NDH-PSI超复合物。这些结果表明，LHCA6的基质环区域扮演着接头函数。此外，揭示了该区域对于与NDH的相互作用很重要。接下来，为了阐明连接蛋白在NDH-PSI超复合物中的位置，我们分析了LHCA5突变体，LHCA6突变体，主要LHCI突变体的突变体复合物中包含的超复合形成和蛋白质，甚至三重突变体。结果，在NDH-PSI SuperComplex中，我们提出了一个模型，其中LHCA5进入LHCA4和LHCA6的位置进入位置以LHCA2替换为LHCA2并充当接头。