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紅藻由来光化学系II複合体の結晶化と構造解析

红藻光系统 II 复合物的结晶和结构分析

基本信息

批准号：
23657037
负责人：
沈建仁
金额：
$ 2.5万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、好酸・好熱性紅藻Cyanidium caldariumから高い酸素発生能を持つ光化学系II複合体(PSII)を高純度に単離精製し、その結晶化を行い、X線結晶構造を解明することである。これまですでに同紅藻PSIIの結晶化に成功しており、SPring-8の放射光X線を用いて分解能3-5AのX線回折データを収集した。本研究では、結晶の質と分解能を向上させるため、結晶化条件の改善、結晶の抗凍結剤置換条件の改善、および結晶の脱水処理条件の最適化により、2.75A分解能を与える結晶の析出に成功し、SPring-8のX線を利用して同分解能でX線回折データを収集した。さらにさまざまな重原子化合物を用いて、重原子同型誘導体を作成し、X線回折データを収集した。得られたデータを解析した結果、3種類の重原子同型誘導体から位相情報を取得した。これらの位相情報を用いて、重原子同型置換法によって分析した結果、紅藻PSIIの初期電子密度図を得た。この電子密度図に基づき、初期のPSII構造を構築した。その結果、現在高分解能で構造が解析されている好熱性シアノバクテリアThermosynechococcus vulcaflus由来PSIIでは存在しない酸素発生系の表在性サブユニット、PsbQ'の結合部位を同定することができた。さらに膜貫通領域でもシアノバクテリアPSIIでは存在しない新たなヘリックスの存在が示唆され、紅藻PSIIの構造がシアノバクテリアPSIIの構造と明らかに異なる点があることが示唆された。現在紅藻PSII構造の精密化を行っているが、本申請者が他の科研費課題の実施に専念するため、本課題は本来の研究期間より短縮して終了することになった。

The purpose of this study is to improve the purity, purification, crystallization and X-ray crystal structure of photochemical system II complex (PSII) of Cyanidium caldarium, a kind of acid-loving and thermophilic red alga. This is due to the successful crystallization of red algae PSII, and the use of SPring-8's radioactive X-rays to decompose X-ray reflection data with an energy of 3-5A. In this study, the quality and decomposition energy of crystallization were improved, the crystallization conditions were improved, the anti-freezing agent replacement conditions of crystallization were improved, the dehydration treatment conditions of crystallization were optimized, the decomposition energy of 2.75A and the precipitation of crystallization were successfully achieved, and the X-ray reflection of SPring-8 was collected. Today, heavy atom compounds are synthesized by using heavy atom homo inducers and X-ray reflection. The analysis results show that there are three kinds of heavy atom homotopy inducers. The phase information of PSII was analyzed by heavy atom isotype substitution method and the initial electron density of PSII was obtained. The electron density of the base layer and the initial PSII structure were determined. As a result, the present high decomposition energy structure is analyzed and analyzed, and the thermal properties of Thermosynococcus vulcaflus are derived from PSII. The existence of the surface properties of the acid evolution system is determined by the binding sites of PsbQ. The structure of PSII is different from that of PSII. Now, the refinement of PSII structure of red algae is in progress, and the applicant has made efforts to implement other research projects, and the research period of this project is shortened and terminated.

项目成果

期刊论文数量（12）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Distribution of the cationic state over the chlorophyll pair of photosystem II reaction center

光系统II反应中心叶绿素对上的阳离子态分布

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
J. Am. Chem. Soc.
影响因子：
15
作者：
Saito K.;Ishida T.;Sugiura M.;Kawakami K.;Umena Y.;Kamiya N.;Shen J.-R.;Ishikita H.
通讯作者：
Ishikita H.

光合成酸素発生を可能にする光化学系IIの原子構造

光合产生氧气的光系统II的原子结构

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
0
作者：
沈建仁;梅名泰史;川上恵典;神谷信夫
通讯作者：
神谷信夫

Cationic state distribution over the chlorophyll d-containing P(D1)/P(D2) pair in photosystem II

光系统 II 中含叶绿素 d 的 P(D1)/P(D2) 对的阳离子态分布

DOI：
10.1016/j.bbabio.2011.12.003
发表时间：
2012
期刊：
Biochimica et biophysica acta
影响因子：
0
作者：
Saito K;Shen JR;Ishikita H
通讯作者：
Ishikita H

S1-state model of the O2-evolving complex of photosystem II.

DOI：
10.1021/bi200681q
发表时间：
2011-07-26
期刊：
BIOCHEMISTRY
影响因子：
2.9
作者：
Luber, Sandra;Rivalta, Ivan;Umena, Yasufumi;Kawakami, Keisuke;Shen, Jian-Ren;Kamiya, Nobuo;Brudvig, Gary W.;Batista, Victor S.
通讯作者：
Batista, Victor S.

Proton-Coupled Electron- Transfer Processes in Photosystem II Probed by Highly Resolved g-Anisotropy of Redox-Active Tyrosine YZ

通过氧化还原活性酪氨酸 YZ 的高分辨率 g 各向异性探测光系统 II 中的质子耦合电子转移过程