光合成CO_2固定酵素,RuBisCO,の活性調節機構の解明

光合CO_2固定酶RuBisCO活性调节机制的阐明

• 批准号: 03660095
• 负责人: 横田 明穂
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Osaka Prefecture University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1991
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1991 至 1992
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03660095/
• 关键词: 光合成; RuBisCO; 履歴現象; 化学修飾; リブロ-スビスリン酸カルボキシラ-ゼ; オキシゲナ-ゼ; リブロ-スビスリン酸; 活性調節機構; リジン残基; 協同性

これまでの研究から、ホウレンソウのリブロース1、5-ビスリン酸カルボキシラーゼ/オキシゲナーゼ(RuBisCO)の履歴現象と活性調節部位の両方にリジン残基が関与していることは判明していた。そこで本研究では、これらのリジン残基を同定すると共に、これらのリジン残基の一部が化学修飾されたRuBisCOのカルボキシラーゼ反応の履歴現象を解析することによって、これらのリジン残基の履歴現象と活性調節部位への関与の機構を考察した。本実験ではリジンの化学修飾剤として、トリニトロベンゼンスルホン酸(TNBS)を用いた。活性型のRuBisCOとTNBSの反応は最初の60分間に見られる急速な反応、その後のゆっくりとした反応、そして反応の最後に見られる非特異的な反応から構成される3段階で進行した。リジン-21、リジン-128そしてループ6中に存在するリジン-334が最初の60分の反応で修飾された。リジン-305はその後のゆっくりとした段階で飾修された。これらの残基の修飾は、活性型のRuBisCOが反応中間体構造アナローグである2-カルボキシアラビニトール1、5-ビスリン酸(CABP)が触媒部位に結合して形成された複合体では、ほぼ完全に抑制された。それに代わり、新しくRuBisCOの大サブユニットに存在するリジン-450と小サブユニットのリジン-71が化学修飾されるようになった。これら2つのリジン残基の修飾は、活性調節部位にも結合する濃度のCABPで約半分に抑制された。これまでの研究で、CABPはRuBisCOの基質であるリブロース1、5-ビスリン酸と同様に、触媒部位に結合した後履歴現象を引き起こすRuBisCOのタンパク構造の変化を誘発すること、さらに高い濃度では活性調節部位にも結合して履歴現象の場合とは異なるタンパクの構造変化を引き起こすことは判明している。よってリジン-21、リジン-128、リジン-305は履歴現象に関与するリジンであると考えられる。一方、リジン-450とリジン-71は活性調節部位に関与したリジンであると考えられる。実際、活性型RuBisCOとTNBSを30分だけ反応させリジン-21とリジン-128のみ修飾したものでは、カルボキシラーゼ反応における履歴現象は幾分緩和された。

こ れ ま で の research か ら, ホ ウ レ ン ソ ウ の リ ブ ロ ー ス 1, 5 - ビ ス リ ン acid カ ル ボ キ シ ラ ー ゼ / オ キ シ ゲ ナ ー ゼ (RuBisCO) の shoe bearing phenomenon と activity regulating parts の struck party に リ ジ ン residues が masato and し て い る こ と は.at し て い た. そ こ で this study で は, こ れ ら の リ ジ ン residues を with fixed す る と に, こ れ ら の リ ジ ン residues の a が chemically modified さ れ た RuBisCO の カ ル ボ キ シ ラ ー ゼ anti 応 の shoe bearing phenomenon を parsing す る こ と に よ っ て, こ れ ら の リ ジ ン residues の shoe bearing phenomenon と activity regulating parts へ の masato を investigation with の institutions し た. This be 験 で は リ ジ ン の chemically modified tonic と し て, ト リ ニ ト ロ ベ ン ゼ ン ス ル ホ ン acid (TNBS) を い た. Active type の RuBisCO と TNBS の anti 応 は の 60 points between initial に see ら れ る な 応, rapidly そ の after の ゆ っ く り と し た 応, そ し て anti 応 の finally see に ら れ る nonspecific な reverse 応 か ら constitute さ れ る 3 sections し order で た. リ ジ ン - 21, リ ジ ン - 128 そ し て ル ー プ 6 に exist す る リ ジ ン - 334 が initially の 60 の anti 応 で modified さ れ た. Youdaoplaceholder0 ゆっく -305 そ そ そ later ゆっく ゆっく ゆっく と と た た grade で finishing された. こ れ ら の residues の modified は type, active の RuBisCO が anti 応 intermediate structure ア ナ ロ ー グ で あ る 2 - カ ル ボ キ シ ア ラ ビ ニ ト ー ル 1, 5 - ビ ス リ ン acid (CABP) が catalyst sites に combining し て form さ れ た complex で は, ほ ぼ に completely inhibit さ れ た. そ れ に generation わ り, new し く RuBisCO の big サ ブ ユ ニ ッ ト に exist す る リ ジ ン - 450 small と サ ブ ユ ニ ッ ト の リ ジ ン - 71 が chemically modified さ れ る よ う に な っ た. <s:1> れら2 リジ リジ リジ <s:1> residue <s:1> modification <e:1>, active regulatory site に <s:1> binding する concentration <s:1> CABPで approximately half に inhibition された. こ れ ま で の research で, CABP は RuBisCO の matrix で あ る リ ブ ロ ー ス 1, 5 - ビ ス リ と ン acid with others に, combined catalyst sites に し た shoe bearing phenomenon after を lead き up こ す RuBisCO の タ ン パ の ク structure - the を 発 lure す る こ と, さ ら に high concentration い で は activity regulating parts に も combining し て shoe bearing phenomenon と の occasions Youdaoplaceholder0 different なるタ パ パ パ パ を the structural change を leads to the <s:1> す と と と judgment て て る る. Youdaoplaceholder0 リジ -21, リジ <e:1> -128, リジ <e:1> -305 the に phenomenon of track and field に and するリジ であると であると であると えられる examination えられる. One side: the に active regulatory site に of リジ <e:1> -450とリジ <e:1> -71 is related to the えられる たリジ であると であると であると えられる examination えられる. Be international, and active type RuBisCO と TNBS を 30 だ け anti 応 さ せ リ ジ ン - 21 と リ ジ ン - 128 の み modified し た も の で は, カ ル ボ キ シ ラ ー ゼ anti 応 に お け る shoe bearing phenomenon は somewhat ease さ れ た.

项目成果

Yokota,A.: "Regulation of the activity of ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase through cooperative binding of 6-phosphogluconate to its regulatory sites" European Journal of Biochemistry. 204. 721-727 (1992)

Yokota,A.：“通过 6-磷酸葡萄糖酸与其调节位点的协同结合调节核酮糖 1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶的活性”《欧洲生物化学杂志》。

Yokota,A.: "Characterization of ribulose 1,5ーbisphosphate carboxylase/oxygenase carrying ribulose 1,5ーbisphosphate on its regulatory sites and the mechanism of interaction of this form of the enzyme with ribulose 1,5ーbisphosphate carboxylase/oxygenase act

Yokota, A.：“在其调节位点上携带核酮糖 1,5-二磷酸的核酮糖 1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶的表征以及这种形式的酶与核酮糖 1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶作用的相互作用机制

Yokota,A.: "Cooperative binding of carboxyarabinitol bisphosphate to the regulatory sites of ribulose bisphosphate carboxylase/oxygenase from spinach." Journal of Biochemistry. 110. 253-256 (1991)

Yokota,A.：“羧基阿拉伯糖醇二磷酸与菠菜中核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶的调节位点的协同结合。”

Yotota,A.: "Characterization of ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase carrying ribulose 1,5-bisphosphate on its regulatory sites and the mechanism of interaction of this form of the enzyme with ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase act

Yotota，A.：“在其调节位点上携带核酮糖 1,5-二磷酸的核酮糖 1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶的表征以及这种形式的酶与核酮糖 1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶作用的相互作用机制

Osafune,T.: "Immunogold Iocalization of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase in developing proplastids of dark-grown wax-rich cells of Euglena gracilis" Journal of Electron Microscopy. 41. 469-474 (1992)

Osafune,T.：“核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶在眼虫黑暗生长的富含蜡细胞的前质体发育中的免疫金定位”电子显微镜杂志。