光合成・環境変動に応答した光化学系Ⅰ複合体の構造と機能のダイナミクス

光系统I复合体结构和功能响应光合作用和环境变化的动态

• 批准号: 21H02510
• 负责人: 高橋 裕一郎
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Okayama University
• 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-21H02510/
• 关键词: 光合成; 光化学系; 構造解析; ダイナミクス; 分子集合; 環境変動; 分子集合因子; アンテナ複合体; 緑藻クラミドモナス; 環境順化; 分集合因子

１）光化学系I(PSI)複合体の分子集合因子の解析を行った。精製した分子集合因子に結合するPSI分子集合中間体にクロロフィルが結合していることをレーザー蛍光顕微鏡で明らかにし、その蛍光スペクトルを測定した。（２）嫌気条件下で培養したクラミドモナスから単離したPSI複合体が二量体を形成することを見出し、クライオ電子顕微鏡で二量体構造を初めて高分解能で解明した。今後の分子集合の分子機構解明に重要な情報を得ることができた。（３）９種のLHCIのうちLHCA3とLHCA7をそれぞれ欠損した変異株からPSI複合体をアフィニティー精製する方法を確立し、そのサブユニット組成を明らかにし、低温蛍光スペクトルを測定した。これらの変異株は超波長の蛍光スペクトルが欠失しているため、励起エネルギー移動の効率が低下している可能性を指摘しることができた。今後は、アンテナサイズの測定を閃光分光法などの手法を用いて進める予定である。（４）シトクロムb6f複合体のPetCのN末から171番目のProをLeuに置換（PETC-Pro171Leu）したpgr1変異株の電子伝達活性が、チラコイド膜ルーメンのpHが酸性になった時により強く抑制されることを明らかにした。この成果によりPSI周辺のサイクリック電子伝達活性の制御機構に関する新しい知見が得られ、変動する光環境下におけるPSIの活性の制御および光損傷の分子機構の解明に貢献した。さらにHis-tagを融合したCyt-b6f複合体をアフィニティ生成し、その構造解析をクライオ電顕で進めた。pgr1変異をもつ複合体の構造の解明も順調に進んでいる。（５）PSI複合体に結合するアンテナ複合体LHCIの分子集合過程関与するcpSRP43/cpSRP54とインセルターゼAlb3.1が複合体を形成しすることを明らかにした。クライオ電子顕微鏡による構造解析を準備中である。

1) Analysis of the <s:1> molecular set factor <e:1> of the photochemical I(PSI) complex を line った. Refined し た molecules collection factors に combining す る PSI, intermediates に ク ロ ロ フ ィ ル が combining し て い る こ と を レ ー ザ ー 蛍 light 顕 micromirror で Ming ら か に し, そ の 蛍 light ス ペ ク ト ル を determination し た. Under the condition of (2) too 気 で cultivate し た ク ラ ミ ド モ ナ ス か ら 単 from し た PSI complex を が 2 quantity body formation す る こ と を see し, ク ラ イ オ electronic 顕 micromirror で 2 quantity body structure early を め て high decomposition can で interpret し た. In the future, the collection of <s:1> molecules will clarify に important な information を to obtain る た とがで た た た た た. (3) nine の LHCI の う ち LHCA3 と LHCA7 を そ れ ぞ れ owe loss し た - different strains か ら PSI complex を ア フ ィ ニ テ ィ ー refined す を る method establishing し, そ の サ ブ ユ ニ ッ ト composition を Ming ら か に し light, low temperature 蛍 ス ペ ク ト ル を determination し た. こ れ ら の - different strains は super wavelength の 蛍 light ス ペ ク ト ル が owe lost し て い る た め, excitation エ ネ ル ギ ー mobile の sharper rate low が し て い る possibility を blame し る こ と が で き た. Future は, ア ン テ ナ サ イ ズ の determination を flash spectrometry な ど の gimmick を with い て in め る designated で あ る. (4) シ ト ク ロ ム b6f complex の PetC の N late か ら 171's mesh の Pro を Leu に replacement (PetC Pro171Leu し た pgr1 - different strains の electronic 伝 active が, チ ラ コ イ ド membrane ル ー メ ン の pH が acid に な っ た when に よ り strong く inhibit さ れ る こ と を Ming ら か に し た. こ の results に よ り PSI weeks 辺 の サ イ ク リ ッ ク electronic 伝 imperial institutions of active の system に masato す る new し い knowledge が have ら れ, - す る light environment に お け る PSI の active の suppression お よ び light damage の molecular institutions の interpret に contribution し た. さ ら に ihs - tag を fusion し た Cyt - b6f complex を ア フ ィ ニ テ ィ generated し, そ の structure を ク ラ イ オ electric 顕 で into め た. Explanation of the structure of the pgr1 variation を <e:1> に complex <e:1> and its sequence に to んで る る. (5) the PSI complex に combining す る ア ン テ ナ complex LHCI の molecular masato collection process and す る cpSRP43 / cpSRP54 と イ ン セ ル タ ー ゼ Alb3.1 が complex を form し す る こ と を Ming ら か に し た. Youdaoplaceholder0 ラ ラ ラ ラ electronic 顕 micromirror による construction analysis を in preparation である.

项目成果

Stockholm University(スウェーデン)

斯德哥尔摩大学（瑞典）

Proton transfer pathway from the oxygen-evolving complex in photosystem II substantiated by extensive mutagenesis

• DOI: 10.1016/j.bbabio.2020.148329
• 发表时间: 2021-01-01
• 期刊: BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA-BIOENERGETICS
• 影响因子: 4.3
• 作者: Kuroda, Hiroshi;Kawashima, Keisuke;Ishikita, Hiroshi
• 通讯作者: Ishikita, Hiroshi

Carnegie Institution for Science(米国)

卡内基科学研究所（美国）

光化学系Ⅰ組み立て中間体の光捕集とスペクトルの不均一性

光系统I组装中间体的光收集和光谱异质性

• 发表时间: 2023
• 作者: 柴田穣;金田直也;ネレパリ スリーダー;高橋裕一郎
• 通讯作者: 高橋裕一郎

集光性クロロフィルタンパク質の輸送に関 与する cpSRP43 タンパク質のアフィニ ティ精製

参与光捕获叶绿素蛋白运输的 cpSRP43 蛋白的亲和纯化

• 发表时间: 2022
• 作者: 黒田洋詩;小澤真一郎;濱尾志乃;高橋裕一郎
• 通讯作者: 高橋裕一郎