光合成生物のレドックス制御系はin situでどのように働くのか

光合生物的氧化还原控制系统如何在原位发挥作用？

• 批准号: 21H02502
• 负责人: 久堀 徹
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02502/
• 关键词: レドックス制御; チオレドキシン; システイン; グルタチオン; 光合成電子伝達系; ATP合成酵素; 光合成電子伝達; 酸化因子

本研究では、光合成生物が、環境条件の変化に対して光合成反応を巧みにコントロールすることで「レドックス恒常性」を維持するレドックス制御システムの包括的な理解を目指している。レドックス制御システムは、光合成電子伝達系から供給される還元力を利用して特定のタンパク質のシステイン残基（Cys）の酸化還元状態を制御し代謝調節を行っている。これまでの研究でその全体像は明らかになりつつあるが、いまだにin vitro研究とin vivo研究の結果が、必ずしも一致しない。その主な原因は、in vitroの生化学的解析が生体内の酸化還元物質の影響を考慮していないこと、および、酸化還元状態変化以外のCysのチオール基の修飾がほとんど調べられていないことによる。本研究では、レドックス制御系の電子の流れと鍵となるCysチオール基の状態変化を、生体内を模した条件下で系統的に調べ、レドックス制御系がin situでどのように働くのかを総合的に理解することを目指した。研究初年度は、生体内の重要な酸化還元物質であるグルタチオンの影響を調べたが、レドックス制御システムと被制御タンパク質の相互作用に対する影響を明確に示す結果は得られなかった。そこで、当研究室で酸化因子であることを同定したタンパク質の生理的な働きの解析に注力し、レドックス制御システムの標的タンパク質の暗所での酸化に働く酸化因子に標的特異性があること、酸化因子のうち、ACHTが過剰な光エネルギーの散逸システムであるNPQに密接にかかわること、この制御システムの還元側と酸化側のバランスが植物の代謝の維持に重要であることを見出した。また、還元側の特異性の決定因子を明らかにするため、標的タンパク質の葉緑体内の局在性を人為的に操作し、還元効率の変化を調べた。

This study で は, photosynthetic organisms が の, environmental conditions - the に し seaborne て photosynthetic anti 応 を qiao み に コ ン ト ロ ー ル す る こ と で "レ ド ッ ク ス constancy" を maintain す る レ ド ッ ク ス suppression シ ス テ ム の including な understand を refers し て い る. レ ド ッ ク ス suppression シ ス テ ム は, photosynthetic electron 伝 da か ら supply さ れ る still force を use し て specific の タ ン パ ク qualitative の シ ス テ イ ン residues (Cys) の acidification and yuan state を suppression し metabolic regulation line を っ て い る. こ れ ま で の research で そ の all like は Ming ら か に な り つ つ あ る が, い ま だ に と in vitro study in vivo findings の が shall ず し も consistent し な い. そ の main は な reasons, the in vitro の biochemistry analytic が born in vivo の acidification yuan material の influence を also consider し て い な い こ と, お よ び, acidification and yuan state - outside の Cys の チ オ ー ル base の modified が ほ と ん ど adjustable べ ら れ て い な い こ と に よ る. This study で は, レ ド ッ ク ス suppression is の electronic の flow れ と key と な る Cys チ オ ー ル base の state - を, born in vivo を mode し た で system under the condition of に べ, レ ド ッ ク ス suppression system が in situ で ど の よ う に 働 く の か を 総 に understanding of す る こ と を refers し た. Early research annual は, important な acidification is の yuan substances in raw で あ る グ ル タ チ オ ン の influence を adjustable べ た が, レ ド ッ ク ス suppression シ ス テ ム と by suppression タ ン パ ク qualitative の interaction に す seaborne る influence を に は す results indicated clearly ら れ な か っ た. そ こ で, when laboratory で acidification factor で あ る こ と を with fixed し た タ ン パ ク qualitative の physiological な 働 き の analytical し に injection force, レ ド ッ ク ス suppression シ ス テ ム の mark タ ン パ ク quality be の dark で の acidification に 働 く acidification factor に target specificity が あ る こ と, acidification factor の う ち, ACHT が before turning な light エ ネ ル ギ ー の dissipative シ ス テ ム で あ る NPQ に contact に か か わ る こ と, こ の suppression シ ス テ ム の is yuan side と acidification side の バ ラ ン ス が plant の metabolic の に important で あ る こ と を shows し た. ま た の decision factors, also yuan side の specific を Ming ら か に す る た め, mark タ ン パ ク の bureau quality の chloroplast in the sexual を man-made に し operation, の yuan sharper rate - the を adjustable べ た.

项目成果

チオレドキシン様タンパク質による葉緑体ATP合成酵素の酸化制御

硫氧还蛋白样蛋白对叶绿体 ATP 合酶的氧化调节

• 发表时间: 2021
• 作者: 関口敬俊;吉田啓亮;若林憲一;久堀徹
• 通讯作者: 久堀徹

Trx様タンパク質による葉緑体ATP合成酵素の不活性化制御

Trx 样蛋白控制叶绿体 ATP 合酶失活

• 发表时间: 2021
• 作者: 関口敬俊;吉田啓亮;若林憲一;久堀徹
• 通讯作者: 久堀徹

光合成制御の分子スイッチを理解する

了解控制光合作用的分子开关

• 发表时间: 2022
• 作者: 久堀徹

葉緑体ATP合成酵素研究：クラミドモナスでできること

叶绿体 ATP 合酶研究：衣藻可以做什么

• 发表时间: 2022
• 作者: 秋山 健太郎;小澤 真一郎;高橋 裕一郎;若林 憲一;久堀 徹
• 通讯作者: 久堀 徹

シロイヌナズナ葉緑体内におけるTrxおよびTrx様タンパク質による酸化制御

拟南芥叶绿体中 Trx 和 Trx 样蛋白的氧化调节

• 发表时间: 2022
• 作者: 福士結香;横地佑一;若林憲一;吉田啓亮;久堀徹
• 通讯作者: 久堀徹