Structural analysis of metal Inhibition Mechanisms in Photosystem II

光系统II中金属抑制机制的结构分析

基本信息

批准号：
22K06100
负责人：
梅名泰史
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本年度はターゲットとする光化学系II蛋白質(PSII)に光エネルギーを供給する、アンテナ蛋白質フィコシアニン(PC)に水銀イオンと鉛イオンの結合構造を決定した。その結果、３つの色素分子フィコシアノビリンの内の１つが、水銀イオンを取替囲むように大きく構造変化することが初めて明らかになり、それに伴って蛋白質構造も大きく変化することが明らかになった。一方、鉛イオンはサブユニット蛋白質境界の表面に結合するだけで蛋白質構造に大きな影響を及ぼさず、また色素分子への影響も少ないことがわかった。このことは、過去の研究報告から、水銀イオンによってPCの吸収スペクトルの最大値が減少するが、一定以下には下がらない事が知られており、１分子のフィコシアノビリンが崩れるが他の２つには影響を受けないことから、阻害機能と構造との相関が明らかになった。また、鉛イオンは水銀イオンほど吸収スペクトルに影響を及ぼさない要因も、色素分子への結合しないことから明らかになった。しかし、PCは有害金属のスカベンジャーとして報告されていることから、水銀イオンは色素分子によって、鉛イオンは蛋白質-蛋白質界面に取り込むことで金属を取り込む機構を結晶構造から明らかにすることができた。

今年，汞离子和铅离子的结合结构被确定为向目标光系统II蛋白（PSII）提供光能。结果，首次揭示了三种颜料分子之一，即植物酸苯并蛋白，在汞离子周围的方式上发生了巨大的结构变化，并且蛋白质结构也发生了显着变化。另一方面，仅通过与亚基蛋白质边界的表面结合，对蛋白质结构的影响很小，对颜料分子的影响很小。先前的研究报告表明，汞离子降低了PC的最大吸收光谱，但不低于一定水平，并且由于一种分子植物氨基烷蛋白受到破坏，但不受其他两个分子的影响，因此揭示了抑制功能和结构之间的相关性。此外，铅离子的因素不像汞离子那样影响吸收光谱，因为它们与染料分子没有结合，因此已经揭示了它们。但是，由于PC已被报道为有害金属的清除剂，因此晶体结构揭示了通过染料分子掺入汞离子并将铅离子掺入蛋白质蛋白质界面的机制，从而使晶体结构揭示了该金属合并的机制。

项目成果

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专利数量（0）

Combining in situ diffraction with microfluidic sample handling

将原位衍射与微流体样品处理相结合

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Leonard Chavas;梅名泰史
通讯作者：
梅名泰史

混合緩衝液を使った光化学系II のpH 依存の構造変化と機能相関

使用混合缓冲溶液的光系统 II 的 pH 依赖性结构变化和功能关系

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
梅名泰史、片山哲郎、高山友理子、中根崇智;梅名泰史，安達麻由帆，沈建仁
通讯作者：
梅名泰史，安達麻由帆，沈建仁

光合成アンテナ蛋白質のフィコシアニンにおける光エネルギー移動の構造研究

光合天线蛋白藻蓝蛋白光能传递的结构研究

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
梅名泰史、片山哲郎、高山友理子、中根崇智
通讯作者：
梅名泰史、片山哲郎、高山友理子、中根崇智

Observation of energy transfer dynamics in a phycocyanin protein crystal by utilizing femtosecond transient absorption microscopy

利用飞秒瞬态吸收显微镜观察藻蓝蛋白晶体中的能量传递动力学

DOI：
10.35848/1347-4065/acc3a9
发表时间：
2023
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics
影响因子：
1.5
作者：
Katayama Tetsuro;Ueda Shuto;Fujita Yuma;Akagi Yuichiro;Koinkar Pankaj;Umena Yasufumi;Furube Akihiro
通讯作者：
Furube Akihiro