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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-23657037/
• 关键词: 光合成; 光化学系II; 膜タンパク質; 酸素発生; 結晶化; 結晶構造; 水分解; 紅藻

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。

Purpose this study の は, good acid, hot red algae Cyanidium caldarium か ら tall い acid element 発 can を hold つ light chemistry II complex (PSII) を high-purity に 単 from refined し, そ の crystallization を い, X-ray crystal structure を interpret す る こ と で あ る. こ れ ま で す で に with red algae PSII の crystallization に successful し て お り, SPring - 8 の radiation light X-ray を using い て decomposition to 3-5 a の X-ray inflexion デ ー タ を 収 set し た. This study で は, crystallization の qualitative と decomposition can を upward さ せ る た の の め, crystallization conditions improve, crystallization freeze resistance improvement の tonic displacement condition, お よ び crystallization の dehydration 処 の bedding conditions optimization に よ り, 2.75 A decomposition can を with え る crystallization precipitation の に し success, SPring - 8 の X-ray を using し て with decomposition can で X-ray inflexion デ ー タ を 収 set Youdaoplaceholder0 た. Youdaoplaceholder0 heavy atom compounds を were prepared by て て and heavy atom isoinducers を, and X-ray refolding デ タを タを タを was collected by た た. The results of the られたデ られたデ タを タを analysis of the た results and the ら phase information of the three types of heavy atom homomorphic inductors を were obtained as た た. こ れ ら の phase intelligence を with い て type, heavy atoms with displacement method に よ っ て analysis し た results, red alga PSII の initial electron density 図 を た. The <s:1> <s:1> electron density graph に basis づ に, initial <s:1> PSII structure を construction <s:1> た. そ の result, high decomposition can now で tectonic analytical さ が れ て い る thermophilic シ ア ノ バ ク テ リ ア Thermosynechococcus vulcaflus origin PSII で は exist し な い 発 raw acid element is の table in the sexual サ ブ ユ ニ ッ ト, PsbQ 'の combining site を with fixed す る こ と が で き た. さ ら に transmembrane domain で も シ ア ノ バ ク テ リ ア PSII で は exist し な い new た な ヘ リ ッ ク ス の is が in stopping さ れ, red alga PSII の tectonic が シ ア ノ バ ク テ リ ア PSII の tectonic と Ming ら か に different な る point が あ る こ と が in stopping さ れ た. Now red algae PSII tectonic の line motors を っ て い る が, this applicant が の の KeYanFei subject be applied に 専 read す る た め, this topic は の originally study period よ り shortening し て end す る こ と に な っ た.

项目成果

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

• 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

• 发表时间: 2012
• 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
• 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

• DOI: 10.1021/ja2000566
• 发表时间: 2011
• 期刊: J.Am. Chem. Soc
• 作者: Matsuoka H.;Shen J.-R;Kawamori A.;Nishiyama K.;Ohba Y.;Yamauchi S
• 通讯作者: Yamauchi S