光合成再構成膜における色素タンパク複合体の超分子配列とエネルギー移動との相関

色素蛋白复合物的超分子排列与光合重建膜能量转移的相关性

• 批准号: 23750196
• 负责人: 須貝 祐子
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Osaka City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23750196/
• 关键词: 光合成再構成膜; 紅色光合成細菌; 色素タンパク質複合体; 原子間力顕微鏡; 超分子配列; マッピング; 顕微分光; エネルギー移動; 光合成細菌; 色素タンパク複合体

紅色光合成細菌の光合成初期過程では、アンテナ色素タンパク質複合体(LH1,LH2)と光反応中心複合体(Reaction Centre, RC)が密接に関わりあい、超分子構造を形成することにより、超高速かつ高効率なエネルギー変換を実現している。これらの色素タンパク質複合体の超分子配列と効率的なエネルギー移動との関係を解明するために、本研究課題では、光合成再構成膜の構築を行い、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて光合成再構成膜中の色素タンパク質複合体の超分子配列を明らかにした。さらに配列の明らかになった部分に関して、LH2からLH1へのエネルギー移動を確認することで、色素タンパク質複合体の配列情報とエネルギー移動との相関を見いだすことを目的とした。紅色光合成細菌Blc.viridisからLH1-RCを、別種の光合成細菌Rsp.AcidophilaからLH2をそれぞれ単離・精製し、LH1-RC/LH2の量比を変化させて、また脂質と色素タンパク質複合体量比(LPR)を変化させて、脂質二重層膜内に組み込むことで光合成再構成膜を作製した。これら光合成再構成膜を原子間力顕微鏡(AFM)で観察すると、色素タンパク質複合体の混合比率の違いにより、色素タンパク質複合体が斜方格子や三角格子を形成していることがわかった。また、再構成光合成膜中の脂質量を高めると、色素タンパク複合体の配列が乱雑になることを観察した。また、顕微蛍光システムおよび蛍光マッピングシステムの構築を試みた。800nmのレーザー光を照射するとLH2が選択的に励起し、LH1にエネルギーを渡し、LH1からの蛍光を検出した。作製した再構成光合成膜をPVAポリマーと混合し、固体状態でのエネルギー移動を検出した。再構成光合成膜中の色素タンパク質複合体の局所構造の違いにより、LH2からの、またLH1からの蛍光強度比が異なることを見いだした。

The initial process of light synthesis in red light-synthesizing bacteria is で, ア テナ テナ pigment タ <e:1> パ と complex (LH1,LH2)と Reaction center complex (Reaction Centre). RC) が contact に masato わ り あ い, supramolecular structure を form す る こ と に よ り, super-fast か つ high working rate な エ ネ ル ギ ー variations in を be presently し て い る. こ れ ら の pigment タ ン パ ク qualitative complex の supramolecular match column と sharper rate な エ ネ ル ギ ー mobile と の masato is を interpret す る た め に, this research topic で は, photosynthesis and form film の build 顕 を line between い, atomic force micro mirror (AFM) を い て in photosynthesis to form membrane の pigment タ ン パ ク qualitative complex の supramolecular match column を Ming ら か に し た. さ ら に match column の Ming ら か に な っ た part に masato し て, LH2 か ら LH1 へ の エ ネ ル ギ ー mobile を confirm す る こ と で, pigment タ ン パ ク qualitative complex の match column intelligence と エ ネ ル ギ ー mobile と の phase masato を see い だ す こ と を purpose と し た. Red photosynthetic bacteria Blc. Viridis か ら LH1 - RC を, other の Rsp. Photosynthetic bacteria Acidophila か ら LH2 を そ れ ぞ れ 単 from refined し, LH1 - RC/LH2 の than を variations change さ せ て, ま た lipid と pigment タ ン パ ク mass composite volume ratio (LPR) を variations change さ せ て, lipid double The intracellular に group み込む とで とで photosynthesis is reconstituted to form the film を fabrication of <s:1> た. こ れ ら photosynthesis to form membrane を interatomic force 顕 micro mirror (AFM) で す was 観 る と, pigment タ ン パ ク qualitative complex の combined ratio の violations い に よ り, pigment タ ン パ ク qualitative complex が rhombic pane や を triangular grid formation し て い る こ と が わ か っ た. ま た, then of photosynthetic membrane の fat high quality を め る と, pigment タ ン パ ク complex の match column が disorderly 雑 に な る こ と を 観 examine し た. Youdaoplaceholder0 and 顕 micro-蛍 light システムおよび蛍 light ッピ ッピ グシステム グシステム <s:1> construct を experiment みた. 800 nm の レ ー ザ ー を sunlight す る と LH2 が sentaku に excitation し, LH1 に エ ネ ル ギ ー を し watanabe, LH1 か ら の 蛍 light を 検 out し た. Cropping し た again of photosynthetic membrane を PVA ポ リ マ ー と mixed し, solid state で の エ ネ ル ギ ー mobile を 検 out し た. Then of photosynthetic membrane の pigment タ ン パ ク qualitative complex の の violations bureau structure い に よ り, LH2 か ら の, ま た LH1 か ら の 蛍 light intensity than が different な る こ と を see い だ し た.

项目成果

光合成再構成膜の高分解能原子間力顕微鏡観察

光合重建膜的高分辨率原子力显微镜观察

• 发表时间: 2011
• 作者: 須貝祐子;角野 歩;藤井律子;出羽毅久,南後 守;橋本秀樹
• 通讯作者: 橋本秀樹

人工光合成膜のAFM観察とLH2からLH1へのエネルギー移動

AFM观察人工光合膜及从LH2到LH1的能量转移

• 发表时间: 2012
• 作者: 須貝祐子;浦上千藍紗;藤井律子;南後守;橋本秀樹
• 通讯作者: 橋本秀樹

光合成再構成膜における色素タンパク質複合体の配列マッピング

光合重建膜中色素蛋白复合物的序列图谱

• 发表时间: 2013
• 作者: 須貝祐子;浦上千藍紗;繁昌航平;南後守;橋本秀樹
• 通讯作者: 橋本秀樹

Arrangemnt of Pigment-Protein Complexes in Artificial Photosynthetic Membranes Visualized by High-Resolution Atomic Force Microscopy

高分辨率原子力显微镜观察人工光合膜中色素-蛋白质复合物的排列

• 发表时间: 2011
• 作者: Yuko Sugai;Ayumi Sumino;Chiasa Uragami;Ritsuko Fujii;Takehisa Dewa;Mamoru Nango;Hideki Hashimoto
• 通讯作者: Hideki Hashimoto

Detectionof Energy Transfer from Light-Harvesting 2 to Light-Harvesting 1 in Hybrid Reconstituted Photosynthetic Membranes

混合重构光合膜中从光捕获 2 到光捕获 1 的能量转移的检测

• 发表时间: 2012
• 作者: Yuko Sugai;Chiasa Uragami;Kohei Hanjo;Mamoru Nango;Hideki Hashimoto
• 通讯作者: Hideki Hashimoto