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光化学系Ⅱ超複合体のダイナミクスに関わる新規因子の同定と機能解析

光系统II超复合体动力学中涉及的新因子的识别和功能分析

基本信息

批准号：
14J00490
负责人：
横山諒
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J00490/
关键词：
光合成チラコイドグラナシロイヌナズナ非光化学的消光 NPQ

项目摘要

チラコイドは、脂質によって構成された膜構造であり、光合成タンパク質複合体が光依存的な光合成を行う場として機能している。陸上植物の葉緑体では、グラナと呼ばれるチラコイドの層状構造が観察され、光化学系II(PSII)と集光アンテナ(LHCII)からなる巨大複合体が局在している。PSII複合体は光合成のため光エネルギーを集めるだけではなく、吸収しすぎてしまった光エネルギーを熱として安全に散逸する光防御機能を有しており、この過程はクロロフィルの非光化学的消光(NPQ)として観測される。植物における光防御機構の制御機構は近年理解が進んでいるが、光防御機構とチラコイド構造との間にどのような機能的関係性があるのかについては理解が進んでいない。本研究では、NPQ誘導が低下したシロイヌナズナ変異体riq1、riq2の同定と解析を行った。この変異体では、陸上植物によく保存された相同な遺伝子が欠損しており、RIQ1、RIQ2タンパク質はグラナに局在して、特にRIQ2はPSII-LHCII超複合体と相互作用していることが示唆された。riq変異体では、集光アンテナサイズの縮小やLHCIIの流動によって引き起こされるステート遷移が阻害されていたのに加えて、グラナにおける重層の程度が増加していた。これらLHCIIの動態異常とグラナ構造の表現型は、既に報告されているもう一つのグラナ構造の制御因子であるCURT1タンパク質の機能とは独立にもたらされたものである。これらの結果から、NPQ誘導におけるLHCIIの動態制御に必須なグラナの環境をRIQタンパク質は最適化していることを提唱する。本研究は、陸上植物特異的なチラコイド構造と光防御機構の機能的関係性における初めての遺伝学的証拠である。

The structure of membrane is composed of lipid and photosynthesis-dependent photosynthesis-functional complex. The layered structure of chloroplasts in terrestrial plants has been observed. Photochemical System II(PSII) and Light Concentrator II(LHCII) have been observed. PSII complexes have photodefense functions for photosynthesis, photogeneration, and photoabsorption, and non-photochemical extinction (NPQ). In recent years, the understanding of plant light defense mechanism and control mechanism has been improved, and the relationship between light defense mechanism and structure and function has been improved. In this study, NPQ induction was reduced and isostatic analysis was performed on different riq1 and riq2. The interaction between RIQ1 and RIQ 2 and the PSII-LHCII supercomplex was studied. The degree of heavy layers in the flow of LHCII increases with the increase of light concentration and migration. The expression of LHCII's dynamic anomaly and structure is different from that of LHCII's report. As a result, NPQ induction and dynamic control of LHCII must be optimized for RIQ quality. This study provides evidence for the relationship between terrestrial plant-specific structures and the functions of light defense mechanisms.