光化学系Ｉ複合体を中心とした電子伝達メカニズムの構造基盤解明

阐明以光系统I复合物为中心的电子传输机制的结构基础

基本信息

批准号：
13J03550
负责人：
河合(久保田) 寿子 (2014-2015)
金额：
$ 2.76万
依托单位：
National Institute for Basic Biology (2015)Osaka University (2013-2014)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

X線結晶構造解析によりPSI-Fd複合体の構造を4.2A分解能で解き明かすことに成功した。その成果は以下の三点である。1.PSI-Fd複合体の構造基盤解明：FdはPSIのPsaC、PsaE、PsaAと相互作用して複合体を形成していた。相互作用アミノ酸情報からFdの変異体を作製し、閃光分光法にてPSI-Fd間の電子伝達速度を測定することにより、これらのアミノ酸が生化学的にも重要であることを証明した。さらに、 [2H, 15N]ラベルしたガリウム(Ga)置換Fdを用いてNMRによるTCS法の解析を行い、結晶構造は溶液中での相互作用を反映していることを確認した。2.PsaFピストンモデルの提唱：Fd結合前後のPSI構造をCαで重ね合わせ、RMSD値を算出した。その結果、Fd結合によりPSIの表在性蛋白質PsaCとEが三量体の外側に向かって移動していた。さらにその動きは隣接する膜貫通ヘリックスのPsaFへと連続し、最終的にはルーメン側まで到達していた。PsaFのN末端はPSIを還元するPcが結合するサブユニットであり、PSIはPsaFを介してチラコイド膜内外の電子伝達蛋白質結合情報を共有するというモデルを提唱した。3.二分子アンテナモデルの提唱：PSI三量体には三分子のFdが結合しており、Ga異常散乱強度が強いFdほどPSIに接近していた。また、FdがPSIに結合することで三量体の境界面にあるPsaKと隣の分子のPsaBが互いに近寄る方向に移動していた。これによりPSI間の距離が縮まり、三量体間に於ける効率のよいエネルギー移動が可能になると考えられる。これらのことから、PSI三量体が協調して機能する二分子アンテナモデル、即ちPSI 三量体中でFdが最も強く結合しているPSIが電化分離を行い、残り二分子のPSIはアンテナとして機能して光エネルギーを供給するモデルを提唱した。

X射线晶体结构分析已用于以4.2A分辨率成功揭示PSI-FD复合物的结构。结果如下：1。阐明PSI-FD复合物的结构基础：FD与PSI中的PSAC，PSAA和PSAA相互作用以形成一个复合物。通过从相互作用氨基酸信息中创建FD突变体，并通过闪光光谱测量PSI和FD之间的电子传递速率，可以证明这些氨基酸在生化上很重要。此外，我们使用[2H，15n]标记的镀耐剂（GA）取代的FD对NMR进行了NMR的TCS方法分析，并确认晶体结构反映了溶液中的相互作用。 2。PSAF活塞模型的建议：FD耦合之前和之后的PSI结构与Cα叠加以计算RMSD值。结果，PSAC和E（PSI的表面蛋白质）由于FD结合而向外迁移。此外，该运动持续到相邻跨膜螺旋的PSAF，最终到达了管腔侧。 PSAF的N末端是与PC结合的亚基，该亚基降低了PSI，并提出了一个模型，其中PSI通过PSAF共享有关类囊体膜内外的电子转移蛋白结合的信息。 3。双分子天线模型的建议：三分球的FD与PSI夹子结合，而GA异常散射强度越强，FDS越接近PSI。此外，当FD键与PSI键时，在相邻分子的三聚体和PSAB的界面处的PSAK沿彼此靠近的方向移动。这将降低PSI之间的距离，并在三聚体之间实现有效的能量转移。从这些原因中，我们提出了一个双分子天线模型，其中PSI三聚体在合作中起作用，即PSI，其中FD是PSI三聚体中最牢固的键，进行电气化分离，并且两个分子的其余PSI充当供应光能的天线。