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

点击翻译按钮获取中文摘要

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。