光合成の光阻害における光化学系I反応中心の分解メカニズム

光エネルギーは植物の光合成反応の原動力であり、植物の生存に必要不可欠である。しかし過剰な光は逆に光合成反応を阻害し、光合成器官の酸化的な破壊を引き起こす。この現象は、植物が光エネルギーを効率的に集める機構を発達させればさせるほど起きやすくなるという面を持つので、その機構の解明は非常に大きな意味を持っている。光化学系Iの光阻害時のPSI-Bサブユニットの分解に関しては最近の我々の研究により、最初の切断はヘリックス7と8を繋ぐラメラ側のループ上のAla^<500>とVal^<501>の間で起こることが明らかになった。この切断は弱光でも引き起こされることから、光阻害時だけではなく通常のサブユニットの代謝回転にも寄与している可能性が示唆される。そこで、本研究においてはこのPSI-Bサブユニットの分解のメカニズムと光化学系Iの反応中心複合体の代謝回転への関与を明らかにすることを目的として実験を行っている。昨年度においては、in vitroの光阻害の系を用いて阻害処理時にタンパク質分解酵素阻害剤を共存させてサブユニットの分解が抑制されるか否かを検討し、セリンタイプの蛋白質分解酵素の阻害剤であるPMSFの添加によってサブユニットの分解が押さえられることなどを明らかにした。本年度は、主にin vivoの光阻害の系を用い、光阻害後のタンパク質代謝回転に注目して実験を行った。まず、光阻害後のクロロフィル量を時間を追って追跡した結果、低温光処理直後にはほとんど変化がなかったが、その後1週間のうちに処理した物ではクロロフィル量が大きく減少することがわかった。同時に光化学系Iの反応中心量をP-700の吸光変化からin vivoで測定すると、処理直後に大きく減少した後、1週間の間ほとんど変化を示さないことがわかった。この結果、in vitroで測定した系I反応中心/クロロフィル比は処理直後に大きく減少した後、1週間の間にほぼ元のレベルに回復する。以上の結果は、低温光処理によって失活した系Iが選択的に分解を受けることを示唆する。

光エネルギーは植物の光合成反応の原動力であり、植物の生存に必要不可欠である。しかし過剰な光は逆に光合成反応を阻害し、光合成器官の酸化的な破壊を引き起こす。この現象は、植物が光エネルギーを効率的に集める機構を発達させればさせるほど起きやすくなるという面を持つので、その機構の解明は非常に大きな意味を持っている。光化学系Iの光阻害時のPSI-Bサブユニットの分解に関しては最近の我々の研究により、最初の切断はヘリックス7と8を繋ぐラメラ側のループ上のAla^<500>とVal^<501>の間で起こることが明らかになった。この切断は弱光でも引き起こされることから、光阻害時だけではなく通常のサブユニットの代謝回転にも寄与している可能性が示唆される。そこで、本研究においてはこのPSI-Bサブユニットの分解のメカニズムと光化学系Iの反応中心複合体の代謝回転への関与を明らかにすることを目的として実験を行っている。昨年度においては、in vitroの光阻害の系を用いて阻害処理時にタンパク質分解酵素阻害剤を共存させてサブユニットの分解が抑制されるか否かを検討し、セリンタイプの蛋白質分解酵素の阻害剤であるPMSFの添加によってサブユニットの分解が押さえられることなどを明らかにした。本年度は、主にin vivoの光阻害の系を用い、光阻害後のタンパク質代謝回転に注目して実験を行った。まず、光阻害後のクロロフィル量を時間を追って追跡した結果、低温光処理直後にはほとんど変化がなかったが、その後1週間のうちに処理した物ではクロロフィル量が大きく減少することがわかった。同時に光化学系Iの反応中心量をP-700の吸光変化からin vivoで測定すると、処理直後に大きく減少した後、1週間の間ほとんど変化を示さないことがわかった。この結果、in vitroで測定した系I反応中心/クロロフィル比は処理直後に大きく減少した後、1週間の間にほぼ元のレベルに回復する。以上の結果は、低温光処理によって失活した系Iが選択的に分解を受けることを示唆する。