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光合成循環電子伝達を制御するチトクロム複合体とフェレドキシンとの相互作用解析

控制光合循环电子转移的细胞色素复合物与铁氧还蛋白之间的相互作用分析

基本信息

批准号：
17048005
负责人：
栗栖源嗣
金额：
$ 4.16万
依托单位：
The University of Tokyo
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：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

チトクロムb_6f複合体は、葉緑体のチラコイド膜中に存在し、2量体あたり16個のサブユニットによって構成される分子量22万の超分子複合体である。その機能は光化学系IIにより光還元された脂溶性キノンから電子伝達蛋白質プラストシアニンへと還元電子を伝達すると共に、電子伝達と共役してH^+を膜のストローマ側からルーメン側へと輸送するポンプの役割も担っている。立体構造が判っていない高等植物のb_6f複合体では、膜のストローマ側にFd-NADP^+還元酵素(FNR)がサブユニットとして結合することがわかっていた。そこでトウモロコシ葉を用いてMS解析を行ったところ、トウモロコシの葉緑体中には3種のFNR分子種(FNR1,FNR2,FNR3)が存在し、FNR1とFNR2がb_6f複合体に結合した状態で、FNR2の一部とFNR3はストローマに単独の可溶性状態で存在していることが判明した。このことからb_6f複合体周辺のFd依存性電子伝達が、FNRアイソザイムとFdとの分子種特異的な相互作用に関連づけられる可能性が出てきたのである。そこで、本年度はFNRアイソザイムが葉緑体中で局在化する構造基盤を明らかにすべく、この3種のFNRアイソザイムのX線結晶構造解析を行った。その結果、3種のFNRは非常に良く似た主鎖構造を持っていたが(主鎖のrmsd=0.58〜0.92Å)、N末端領域に顕著な構造上の違いを見出すことができた。FNR1が持つ大きく突き出たN末端構造は、チラコイド膜(特にチトクロムb_6f複合体)と相互作用するのに適しているのに対し、完全に可溶性領域に存在するFNR3では、対応するN末端領域は、巻き畳まれてより球状の構造となっていた。局在様式が、N末端の巻き畳まれ方に起因するとすれば、FNR2のフレキシブルなN末端は、突き出た構造と巻き畳まれた構造の両方を取りうるとして理解することが可能である。現在は、高等植物由来のFNR結合型b_6f複合体の結晶化を目指して、精力的に精製・結晶化条件の検討を行っている。

There are 16 supramolecular complexes with molecular weight of 220,000 in the chloroplast membrane. The function of this system is to provide photo-reductive elements, lipid soluble proteins, electron transfer proteins, electron transfer proteins. The three-dimensional structure of the b_6f complex in higher plants is determined by the combination of Fd-NADP^+ reducing enzyme (FNR) on the side of the membrane. Three FNR molecular species (FNR1, FNR2, FNR3) were identified in chloroplasts by MS analysis. FNR1 and FNR2 b_6f complexes were found to be bound to each other, and part of FNR2 and FNR3 were found to be soluble. Fd-dependent electron transfer at the periphery of the b_6f complex, FNR, Fd-dependent molecular species-specific interactions, and the possibility of Fd-dependent electron transfer at the periphery of the b_6f complex. This year, X-ray crystal structure analysis of three kinds of FNR in chloroplast was carried out. As a result, three kinds of FNR are very similar to the main lock structure (rmsd=0.58 ~ 0.92), and the N terminal field is similar to the main lock structure. FNR1 has a large N-terminal structure and a spherical structure, especially a membrane (especially a b_6f complex), which interacts with each other and is suitable for the existence of a completely soluble domain. In the case of the N-terminal structure, the N-terminal structure of FNR2 is probably the cause. In this paper, the crystallization of FNR bound b_6f complex from higher plants is discussed.

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Structure of the cytochrome b6f complex:: new prosthetic groups, Q-space, and the "hors d'oeuvres hypothesis" for assembly of the complex

DOI：
10.1007/s11120-004-2149-5
发表时间：
2005-07-01
期刊：
PHOTOSYNTHESIS RESEARCH
影响因子：
3.7
作者：
Cramer, WA;Yan, JS;Smith, JL
通讯作者：
Smith, JL

Binding Sites of lipophilic quinine and quinine analogue inhibitors in the cytochrome b_6f complex of oxygenic photosynthesis

产氧光合作用细胞色素 b_6f 复合物中亲脂性奎宁和奎宁类似物抑制剂的结合位点

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Biochem., Soc., Trans. 33
影响因子：
0
作者：
Cramer;W.A.;Zhang;H.;Yan;J.;Kurisu;G.;Smith;J.L.;栗栖源嗣;J.Yan et al.;G.Kurisu et al.;W.A.Cramer et al.
通讯作者：
W.A.Cramer et al.

高校生のための東大授業ライブ

面向高中生的东京大学直播课程

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
Cramer;W.A.;Zhang;H.;Yan;J.;Kurisu;G.;Smith;J.L.;栗栖源嗣;J.Yan et al.;G.Kurisu et al.;W.A.Cramer et al.;W.A.Cramer et al.;S.Okutani et al.;栗栖源嗣
通讯作者：
栗栖源嗣

光合成タンパク質の形から知る植物の賢さ

从光合蛋白质的形状了解植物的聪明才智

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
生命誌 45-48
影响因子：
0
作者：
Cramer;W.A.;Zhang;H.;Yan;J.;Kurisu;G.;Smith;J.L.;栗栖源嗣
通讯作者：
栗栖源嗣

Three Maize Leaf Ferredoxin : NADP(H) Oxidoreductases Vary in Subchloroplast Location, Expression, and Interaction with Ferredoxin

三种玉米叶铁氧还蛋白：NADP(H) 氧化还原酶在叶绿体下的位置、表达以及与铁氧还蛋白的相互作用方面有所不同

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Plant Physiol. 139
影响因子：
0
作者：
Cramer;W.A.;Zhang;H.;Yan;J.;Kurisu;G.;Smith;J.L.;栗栖源嗣;J.Yan et al.;G.Kurisu et al.;W.A.Cramer et al.;W.A.Cramer et al.;S.Okutani et al.
通讯作者：
S.Okutani et al.