光化学系II酸素発生複合体の結晶化と構造解析

光系统II释氧复合物的结晶和结构分析

• 批准号: 11169245
• 负责人: 沈 建仁
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11169245/
• 关键词: 結晶化; 構造解析; 光化学系II; 膜蛋白質; 複合体; 酸素発生; 蛋白質複合体; 光合成

光化学系II複合体は、14種の膜貫通サブユニットと3種の膜表在性サブユニットを含む、分子量320kDaの超分子複合体である。系II複合体の結晶構造解析を行うため、約35種の重原子同型誘導体を作製し、SPring-8のBL41XU,BL45PXにて、100K,X線波長1.0Åにてデータ収集・分析を行った。その結果、Ta_6Br_<14>の誘導体と母結晶の差パターソン関数から有意な差が得られ、分解能6.0Åでの初期位相を得ることができ、それに基づき光化学系II複合体の初期電子密度図を得た。しかし、多くの誘導体については、母結晶との差パターソン関数において、ノイズレベルが高いため重原子位置を決定することができなかった。これは、重原子ソーキング操作による結晶の同型性の変化が原因と考え、同型性保持に適したソーキング条件(それぞれの重原子の濃度、ソーキング時間)を検討し、その確立を行った。一方、光化学系II複合体には、4原子マンガンからなるクラスターと、3原子以上の鉄が含まれているので、マンガンと鉄のMADデータを収集した。マンガンのMADデータから有意なピークが得られ、それを用いた位相改良を試みている。鉄については、解析可能なデータを得ることができなかった。構造解析と並行して、より分解能の高い結晶作成を試み、サンプルバッチ・結晶化条件の違いにより、最高3.1Åの回折点を与える結晶を得ることができた。

Light chemistry II complex は, 14 kinds of の transmembrane サ ブ ユ ニ ッ ト と three の membrane table in the sexual サ ブ ユ ニ ッ ト を む, molecular weight of 320 kda の supramolecular complexes で あ る. Analysis of the crystal structure of complex II を line うため, preparation of approximately 35 types of <s:1> heavy atom isotype inducers を を, SPring-8 <s:1> BL41XU,BL45PXにて, 100K, X-ray wavelength 1.0A にてデ タ タ タ collection · analysis を line った. そ の results, Ta_6Br_ < > 14 の inductor と poor crystallization mother の パ タ ー ソ ン masato number か ら intentionally な poor が must ら れ, decomposition can 6.0 A で の early phase を must る こ と が で き, そ れ に base づ き light chemistry II complex の initial electron density 図 を た. し か し, multiple く の inductor に つ い て は, mother crystallization と の poor パ タ ー ソ ン masato number に お い て, ノ イ ズ レ ベ ル が high い た め heavy atom location を decided す る こ と が で き な か っ た. こ れ は, heavy atoms ソ ー キ ン グ operation に よ る crystallization の type with sexual の - が reason え と test, same type keep に close-fitting し た ソ ー キ ン グ conditions (そ れ ぞ れ の の concentration, heavy atoms ソ ー キ ン グ time) を beg し 検, そ の line established を っ た. Party, light chemistry II complex に は, 4 atoms マ ン ガ ン か ら な る ク ラ ス タ ー と objects, more than three atoms の iron が containing ま れ て い る の で, マ ン ガ ン と iron objects の MAD デ ー タ を 収 set し た. マ ン ガ ン の MAD デ ー タ か ら intentionally な ピ ー ク が have ら れ, そ れ を with い た phase modified を try み て い る. The iron に に て て て った, and the analysis may be なデ なデ タを タを to る とがで とがで な な な な な な った った った った った な な な った った った った った な な った った った った った Structure parsing と parallel し て, よ り decomposition can の high い crystallization を み, consummate サ ン プ ル バ ッ チ, crystallization conditions の violations い に よ り, highest 3.1 A の inflexion point を and え る crystallization を must る こ と が で き た.

项目成果

Enami I.,Yoshihara S.,Tohri A.,Okumura A.,Ohta H.,Shen J.-R.: "Cross-reconstitution of various extrinsic proteins and photosystem II complexes from cyanobacteria, red algae and higher plants."Plant Cell Physiol.. 41・12. 1354-1364 (2000)

Enami I.、Yoshihara S.、Tohri A.、Okumura A.、Ohta H.、Shen J.-R.：“来自蓝藻、红藻和高等植物的各种外在蛋白和光系统 II 复合物的交叉重建。”植物细胞生理学.. 41・12. (2000)

Ohta H., et al.: "Cloning, expression of the psbU gene, and functional studies of the recombinant 12-kDa protein of photosystem II from a red alga Cyanidium caldarium"Biochem.Biophys.Res.Comm.. 260・1. 245-250 (1999)

Ohta H.等：“来自红藻Cyanidium caldarium的光系统II的重组12-kDa蛋白的克隆、表达和功能研究”Biochem.Biophys.Res.Comm.. 260・1。 245-250 (1999)

Al-Khaldi,S.,Coker,J.,Shen,J.-R.,R.L.Burnap: "Characterization of site-directed mutations in the manganese-stabilizing protein of Synechocystis sp. PCC 6803 unable to grow photoauto-trophically in the absence of cytochrome c-550."Plant Mol.Biol.. 43. 33-4

Al-Khaldi,S.,Coker,J.,Shen,J.-R.,R.L.Burnap：“集胞藻属 PCC 6803 的锰稳定蛋白定点突变的特征。PCC 6803 无法在

Shen J.-R., Kamiya N.: "Crystallization and the crystal properties of the oxygen-evolving photosystem II from Synechococcus vulcanus"Biochemistry. 39・48. 14739-14744 (2000)

Shen J.-R.，Kamiya N.：“聚球藻释氧光系统 II 的结晶和晶体特性”生物化学 39・48（2000）。