光合成の電子移動におけるMg,Zn,Feの役割

Mg、Zn 和 Fe 在光合作用过程中电子转移中的作用

• 批准号: 09235235
• 负责人: 伊藤 繁
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Okazaki National Research Institutes
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09235235/
• 关键词: 光合成; 電子移動; 反応中心; 光化学反応; クロロフィル; キノン; 蛋白質; 進化

光合成反応におけるMg,Zn,Feの役割を検討した。好気好酸性細菌Acidiphilium(A.)rubrumが、これまでに知られるMg型クロロフィルとは異なる、Zn型バクテリオクロロフィルa(Zn-BChla:正式名称としてはZn-バクテリオフェオフィチン)を持ち、高い光合成活性を示すことを確認した。この常識を覆すZn型光合成と、既知のMg型光合成とを比較した。pH2.5-6.0の酸性条件下で好気・暗所で従属栄養的にZn-BChlを生産し、光照射で紅色細菌型の光合成と炭酸固定を行うA.rubrumの膜標品および反応中心標品の吸収スペクトルは紅色光合成細菌に比べて5〜15nm短波長シフトし、きれいなピンク色を示した。細胞は13:2:1のZn-BChla:Mg-BChla:BPhea(=金属を持たないバクテリオフェオフィチン)比をもち、膜標品にするとMg-BChlが殆ど消失した。単離反応中心複合体にはMg-BChlは含まれず、Zn-BChlaとBPheaのみが含まれていた。Znは膜に選択的に存在することが示された。膜内の反応中心複合体の電子供与体(バクテリオクロロフィル2量体)の酸化還元電位はZnでもMgでも変わらなかった。人口光合成系では従来からMgよりも安定なZn-ポルフィリンや、人口キノンが使われてきたが、Zn-BChlを使う光合成系の発見は、原始光合成系がZn-ポルフィリンで始まった可能性も示唆する。緑色細菌のヘムについても検討し、電子移動と、タンパク質構造の進化を検討した。

Photosynthetic reaction of Mg,Zn,Fe and other metals. Acidiphilium(A.) rubrum, zn, zn, zn. This knowledge covers Zn type photosynthesis and Mg type photosynthesis. Under pH 2.5 -6.0 conditions, it is good for Zn-BChl production and photosynthesis of red bacteria and carbon fixation. A.rubrum membrane standard and reverse center standard absorption of red photosynthetic bacteria are shorter than 5 ~ 15nm wavelength. Cell 13:2:1 Zn-BChla:Mg-BChla:BPhea(= metal) ratio, membrane standard Mg-BChl almost disappeared. The complex of Mg-BChl and Zn-BChla and BPhea is composed of Mg-BChl and Zn-BChla. The presence of Zn in the membrane is an indication of the presence of Zn. Acidification reduction potential of electron donor (electron donor) in the anti-oxygen center complex in the membrane is Zn ~(2 +) Mg ~(2 +) The photosynthetic system of population is characterized by the stability of Mg, Zn and BCl. The photosynthetic system of population is characterized by the possibility of Zn and BCl. The evolution of green bacteria, electron mobility and molecular structure is discussed.

项目成果

伊藤 繁: "地球を変えた光合成" 日本物理学会誌. 53(2). 100-106 (1998)

伊藤茂：“改变地球的光合作用”日本物理学会杂志 53(2) (1998)。

Hara,H.et al.: "The distance between P680 and Q_A in Photosystem II determined by ESEEM spectrocscopy." Biochimica Biophysica Acta. 1322. 77-85 (1997)

Hara,H.et al.：“通过 ESEEM 光谱测定光系统 II 中 P680 和 Q_A 之间的距离。”

Itoh,S.et al.: "Accumulation of Fe,Cr and Ni metals inside cells of acidophilic bacterium Acidiphilium rubrum that produced Zn containing bacteriochlorophyll a." Plant and Cell Physiology. (in press.). (1998)

Itoh,S.et al.：“嗜酸性细菌 Acidiphilium rubrum 细胞内 Fe、Cr 和 Ni 金属的积累，产生含锌的细菌叶绿素 a。”

Dzuba,S.A.et al.: "Electron spin echo of spin-polarized radical pairs in the intact and quinone-reconstituted plant photosystem I reaction centers." Chemical Physics Letters. 264. 238-244 (1997)

Dzuba,S.A.等人：“完整和醌重建的植物光系统 I 反应中心中自旋极化自由基对的电子自旋回波。”

Ohoka,H.et al.: "Viscosity dependence of the electron transfer rate from bound cytochrome c to P840 in the photosynthetic reaction center of a green sulfur bacterium Chlorobium tepidum." Biochemistry. 36. 9267-9272 (1997)

Ohoka, H. 等人：“绿色硫细菌温热绿菌光合反应中心中从结合细胞色素 c 到 P840 的电子转移速率的粘度依赖性”。