光化学系I複合体の分子集合装置の精製ならびにその機能と構造の解析

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系I複合体の分子集合メカニズムには未知の部分が多い。本研究では、緑藻クラミドモナスを材料として、系I複合体の分子集合に必須であるYcf4を含む大きな複合体(以下、分子集合装置と略記)の構造・機能解析を進める。アフィニティーカラムで精製した分子集合装置をショ糖密度勾配超遠心分離で精製後、ゲル濾過カラムクロマトグラフィーと電子顕微鏡を用いた単粒子解析を行い、1500kDa以上の大きな構造体であることを示した。系I複合体が分子集合する過程を明確に示した研究はこれまで殆どなされていない。本研究では、パルスラベル・チェイス実験と、カラムクロマトグラフィー、SDS-PAGEを駆使し、研究を進めた。その結果、系I複合体の周辺部に位置しているPsaG、Kサブユニットが結合することにより、LHCIとPSIコアとの結合が安定化し、系I複合体の分子集合が完結するという過程を示した。より詳細に系I複合体の分子集合過程を研究するためには、PSI-LHCIの構造を知る必要がある。そこで本研究では、PSI-LHCIのアンテナザイズ、LHCIタンパク質のコピー数を生化学的に求めた。クラミドモナスにおけるPSI-LHCIのアンテナザイズを、P700の光酸化とHPLCにより求めた。これらの結果により、アンテナサイズを270-300クロロフィル程度であると決定した。次に、PSI-LHCIにおける、PSIコアに対するLHCIタンパク質のコピー数を求めた。High-TrisとMES-Trisを組み合わせた二種類の電気泳動システムによって、各LHCIタンパク質をシングルスポットとして高度に分離したのち、蛍光色素によって染色し定量した。PSIコアに対して8-9のLHCIタンパク質が結合しており、これはアンテナサイズの結果とも良く一致している。