Structural study of photo energy conversion system of light harvesting complex from photobacterium

发光细菌光捕获复合物光能转换系统的结构研究

• 批准号: 22K06111
• 负责人: 谷 一寿
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Mie 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-22K06111/
• 关键词: クライオ電子顕微鏡; 光合成細菌由来; コア光捕集複合体; LH1-RC

可視光が届かないような湖底、温泉、海水から身近な田んぼにまで、広い棲息域で適応し高効率の光合成を行っている光合成細菌は、太陽光利用における恰好のモデル生物である。近縁種でも培養温度差や棲息環境が幅広いクロマチア科に焦点をあて、光合成の中心的役割を果たすコア光捕集-反応中心複合体（LH1-RC）の立体構造と機能相関に着目する。これらLH1-RCを比較することで、吸収帯の近赤外領域シフト、至適棲息温度、Caイオン存在/非存在下の安定性、反応中心RCより放出された電荷を伝達するキノン類の移動経路、といった最適化の特徴・仕組みを明らかにすることを目的としている。当該年度では、クライオ電子顕微鏡を用いて、クロマチア科の１つであるアロクロマチウム・テピダム由来のLH1-RCの立体構造を決定し、journal of biological chemistgry誌上に論文発表した（"A Ca2+-binding motif underlies the unusual properties of certain photosynthetic bacterial core light-harvesting complexes", Tani et al., 298:101967, doi:10.1016/j.jbc.2022.101967）。アロクロマチウム・テピダムのLH1サブニットは、アイソフォームに依存してCaイオン結合サイトと非結合サイトをもつ場合に分類される。今回、立体構造を決定できたことで、Caイオンが特異的に結合できる仕組みを明らかにした。また、発見したCaイオン結合に必須なアミノ酸配列の特徴は、Caイオンの結合性が実験的に確認されていない光合成細菌のLH1-RCにもみられることから、広範囲に採用されている可能性があることがわかった。

Photosynthetic bacteria with high efficiency in photosynthetic activity, photosynthetic organisms with high efficiency in photosynthetic activity, and photosynthetic organisms with high efficiency in photosynthetic activity. The spatial structure and functional correlation of LH1-RC were studied in the study of the relationship between the temperature difference of culture and habitat, the focal point of LH1-RC, and the effect of photosynthesis center. For comparison with LH1-RC, the near-infrared space characteristics of the absorption zone, the optimal habitat temperature, the stability with/without the presence of Cationin, the open-type mobile network that transmits the charge released by the reaction center RC, and the optimization features of the system are clearly stated. When this year's "A Ca2+-binding motif underlies the unusual properties of certain photosynthetic bacterial core light-harvesting complexes," Tani et al., 298:101967, doi:10.1016/j.jbc.2022.101967）。LH1 Now, the three-dimensional structure is determined by the combination of the two. The characteristics of acid alignment and Ca ~(2 +)-binding are necessary for the discovery of Ca ~(2 +)-binding. The binding properties of Ca ~(2 +)-binding are confirmed. The LH1-RC of photosynthetic bacteria are identified. The possibility of using Ca ~(2 +)-binding is discussed.

项目成果

Cryo-EM structure of an LH1-RC Photocomplex from an Extremophilic Phototroph

来自极端嗜光生物的 LH1-RC 光复合物的冷冻电镜结构

• 发表时间: 2022
• 作者: Kazutoshi Tani;Ryo Kanno;Keigo Kurosawa;Shinichi Takaichi;Kenji V. P. Nagashima;Malgorzata Hall;Long-Jiang Yu;Yukihiro Kimura;Michael T. Madigan;Akira Mizoguchi;Bruno Humbel;Zheng-Yu Wang-Otomo
• 通讯作者: Zheng-Yu Wang-Otomo

クライオ電子顕微鏡によるタンパク質の立体構造決定技術支援

使用冷冻电子显微镜测定蛋白质结构的技术支持