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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06100/
• 关键词: 金属阻害; 光合成蛋白質; 結晶構造解析; 光合成; 重金属阻害; 電子伝達; 異常分散効果

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。

This year は タ ー ゲ ッ ト と す る chemistry II protein (PSII) に light エ ネ ル ギ ー を supply す る, ア ン テ ナ protein フ ィ コ シ ア ニ ン (PC) に mercury イ オ ン と lead イ オ ン の combination を decided し た. そ の results, 3 つ の pigment molecules フ ィ コ シ ア ノ ビ リ ン の の within 1 つ が, mercury イ オ ン を replaced 囲 む よ う に big き く structure - the す る こ と が early め て Ming ら か に な り, そ れ に with っ て protein structure も big き く variations change す る こ と が Ming ら か に な っ た. Side, lead イ オ ン は サ ブ ユ ニ ッ ト protein level の surface に combining す る だ け で protein structure に big き な influence を and ぼ さ ず, ま た pigment molecules へ の less influence も な い こ と が わ か っ た. こ の こ と は, past の study か ら, mercury イ オ ン に よ っ て PC の suction 収 ス ペ ク ト ル の numerical が reduce the largest す る が, must have the following に は under が ら な い matter が know ら れ て お り, 1 molecular の フ ィ コ シ ア ノ ビ リ ン が collapse れ る が he の 2 つ に は を by け な い こ と か ら, resistance against functional と tectonic と の phase masato が Ming ら か に な っ Youdaoplaceholder0. ま た, lead イ オ ン は mercury イ オ ン ほ ど suction 収 ス ペ ク ト ル に influence を and ぼ さ な い by も, pigment molecules へ の combining し な い こ と か ら Ming ら か に な っ た. し か し, PC は harmful metal の ス カ ベ ン ジ ャ ー と し て report さ れ て い る こ と か ら, mercury イ オ ン は pigment molecules に よ っ て, lead イ オ ン は protein - protein interface に take り 込 む こ と で metal を take り 込 む institutions を crystal structure か ら Ming ら か に す る こ と が で き た.

项目成果

Combining in situ diffraction with microfluidic sample handling

将原位衍射与微流体样品处理相结合

• 发表时间: 2022
• 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

• 发表时间: 2022
• 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

• 发表时间: 2022
• 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