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結晶構造から解き明かす光合成の光捕集・光電変換と電子移動過程の作動原理

从晶体结构揭示光合作用中光收集、光电转换和电子转移过程的工作原理

基本信息

批准号：
16J03806
负责人：
川上知朗
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Ibaraki University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では好熱性紅色硫黄光合成細菌Thermochromatium(Tch.) tepidum由来の光捕集反応中心複合体LH1-RCの結晶を作製、X線結晶構造解析することにより結晶構造から光捕集・光電変換・電子伝達過程の作動原理の解明を目指すとともに、２価金属イオンとの相互作用機構の解明を行う。Tch. tepidum 由来の反応中心RC (reaction center)のCサブユニットのヘム基近傍に、水溶性電子伝達タンパク質HiPIPから電子が引き渡されることが報告されている。しかし、この過程がどのように行われているかはわかっておらず、LH1-RCとHiPIPとの共結晶化の報告もなく、実際HiPIPからRCへの電子伝達がまだ証明されていない。本年度は、HiPIPとLH1-RCの共結晶を作成・結晶構造解析する予備実験として、結晶構造からHiPIPからRCへの詳細な電子伝達機構の解明を目指した。個別に精製したTch. tepidum 由来HiPIPとLH1-RCを化学量論的に各種割合で混合し、pHを調整、当研究室が確立した結晶化方法を改良することで共結晶の作製を試みた。共結晶の作製にはLH1-RCとHiPIPを混合する化学量論比、pH、bufferの種類が重要な要因になっていることがわかった。得られた途中のスクリーニング結果を日本生物物理学会でポスター発表した。多くの研究が報告されているようにHiPIPはLH1-RCのCサブユニットのヘム鉄近傍に存在する可能性が示唆された。また、タンパク質の共結晶は、静電的な相互作用で結合していることが数多く報告されているが、本タンパク質複合体は疎水相互作用が支配的であると考えられる。現在は、このHiPIPがCサブユニットに対して同様な方向で相互作用をしているのかを調べるために詳細な解析を行っている。

In this study, Thermochromatium(Tch.) The crystal structure and X-ray crystal structure analysis of LH1-RC, a light-trapping reflection center complex derived from tepium, explain the operation principle of the crystal structure, light-trapping, photoelectric conversion and electron transfer process, and explain the interaction mechanism of LH1-RC and 2-metal. Tch. The origin of tepidium is the reaction center RC (reaction center), which is close to the base of tepidium, and the water-soluble electron transfer center is close to the base of tepidium. In addition, the co-crystallization of LH1-RC and HiPIP is reported, and the electronic transmission of HIPIP and RC is proved. This year, the preparation and analysis of crystal structure of HIPIP and LH1-RC are discussed. The detailed electronic transmission mechanism of crystal structure of HIPIP and LH1-RC is pointed out. Individually refined Tch. Tepidium is derived from HiPP and LH1-RC, and various kinds of separation and mixing, pH adjustment, and co-crystallization are tried when the crystallization method is established. The chemical ratio, pH, and buffer type are important factors in the co-crystallization process. The Japanese Society of Biophysics has developed a list of the results of the study. A number of studies have been reported to indicate the possibility of the existence of HiPP in the vicinity of LH1-RC. The co-crystallization of particles and electrostatic interactions are dominated by the interaction between particles and water. Now, the Hi-IP has a detailed analysis of the interaction in the same direction.