緑藻型光合成に必要な大型集光アンテナ－光化学系Ｉ超複合体の構造・機能相関の解明

阐明绿藻型光合作用所需的大型集光天线-光系统I超复合体的结构-功能关系

• 批准号: 17J40032
• 负责人: 河合(久保田) 寿子
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Yamagata University (2018)National Institute for Basic Biology (2017)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J40032/
• 关键词: 光化学系I; 光合成; 緑藻; PSI-LHCI; 光化学系; PSI

本研究課題は、緑藻の光化学系I(PSI)とその集光アンテナ(LHCI)の複合体構造をクライオ電子顕微鏡及び単粒子解析によって解き明かし、緑藻が持つ高い集光能力の仕組みを構造情報から理解することを目的としている。緑藻のPSIは、9種類のLHCI(LHCA1-9)からなる大型アンテナを持ち、植物のPSIが持つ4分子のLHCI(Lhca1-4)からなる小型アンテナと比較して、41%も多くのフォトンを集めることが出来る。しかし、アンテナが大型であるために、全てのLHCAを結合した安定な複合体を得ることは非常に困難とされていた。そこでまず、フェレドキシン(Fd)アフィニティーカラムクロマトグラフィーとAmphipolを組み合わせ、純度よく安定な複合体を精製する方法を確立した。そのサンプルを用いて良質の電子顕微鏡画像を得るため、緑藻PSI-LHCIに適した氷埋包条件(蛋白質濃度とバッファー組成)と氷の厚みを制御する濾紙への吸着時間を詳細に検討した。その後、画像データを取得し単粒子解析を行い緑藻PSI-LHCIの構造を6.9Aで決定することに成功した。この構造情報により、緑藻のPSIは9種類10分子のLHCAを結合しており、そのうち8分子はPsaF/J側に4分子＋4分子の二層構造を形成し、2分子はPsaGとPsaHの間に位置していることが明らかとなった。特に後者の2分子は植物には無いアンテナであることから解析を進め、lhca2変異体を用いた構造解析と安定同位体を用いた質量分析からこれらのアンテナはLHCA2とLHCA9であることを示した。さらに、lhca1変異体を用いて、LHCA1の結合位置を確定した。このように本研究では、緑藻型PSIの周囲に10分子のLHCAがどのように配置されているか、さらに植物にはない特殊な位置のアンテナがLHCA2及びLHCA9であることを明らかとした。

In this study, the Department of Photochemistry of algae, Department of Photochemistry of algae, I (PSI), a complex of photoluminescence spectroscopy (LHCI), was used to create a computer micrometer and a particle analyzer to analyze the photoluminescence microscope. in this study, the department of photochemistry I (PSI) was used to create a complex to understand the purpose of photochemistry. The algae PSI, 9 types of LHCI (LHCA1-9), the PSI of the plant, the 4 molecular LHCI (Lhca1-4), and the 41% multi-cluster cluster were tested. The combination of large-scale and full-scale LHCA and diazepam is very difficult to obtain. The combination of Amphipol, diazepam, diazepam and validate. In the system, the micro-image of the computer is used to obtain the image, the PSI-LHCI image is used to bury the package (the composition of the system) to control the pressure of the device, the absorption time of the device is measured. After that, the portrait got the particle analysis line, the algae PSI-LHCI, the 6.9A decision, the success, the success. 10 molecules of LHCA, such as PsaG, PSI 9 and so on, are used to combine genes, 8 molecules, 4 molecules, 5 molecules, 4 molecules, 2 molecules, and 2 molecules. The position of the two molecules is sensitive. In the latter part, the molecular weight of the plant is analyzed, the lhca2 system is analyzed, the stability is analyzed, the temperature is analyzed, the LHCA2 is analyzed, the temperature is analyzed, and the temperature is analyzed. Make sure that the position is confirmed by using the combination of lhca1 and LHCA1. In this study, algal PSI, 10 molecules LHCA, plant, plant, special location, LHCA2 and LHCA9, were detected in this study.

项目成果

2023年に向けて

迈向2023年

• DOI: 10.2142/biophys.59.001
• 发表时间: 2019
• 期刊: Seibutsu Butsuri
• 作者: 武藤梨沙;河合(久保田)寿子;池上貴久
• 通讯作者: 池上貴久

University Paris-Saclay(France)

巴黎萨克雷大学（法国）

Ruhr-University Bochum(Germany)

波鸿鲁尔大学（德国）

University Paris-Saclay, Gif-sur-Yvette(フランス)

巴黎萨克雷大学，伊维特河畔吉夫（法国）

Structural analysis of photosystem I - ferredoxin complex

光系统I-铁氧还蛋白复合物的结构分析

• 发表时间: 2018
• 作者: Hisako Kubota-Kawai;Risa Mutoh;Kanako Shinmura;Pierre Setif;Marc M. Nowaczyk;Matthias Rogner;Takahisa Ikegami;Hideaki Tanaka;Genji Kurisu
• 通讯作者: Genji Kurisu