光化学系I反応中心複合体の小型サブユニットPSI-Eの役割

• Project/Area Number: 05740477
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 植物生理
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 園池 公穀 (1994) 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (30226716); 園池 公毅 (1993) 東京大学, 理学, 助手
• Project Period (FY): 1993
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1993)
• Budget Amount: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 1993: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 光合成 / 光化学系I / 反応中心複合体 / サブユニット構造 / 電子伝達 / フェレドキシン

Research Abstract

光のエネルギーを利用してフェレドキシンを還元する光化学系I複合体は、クロロフィルを結合した2種の大型サブユニットと10種類以上の小型サブユニットから構成されている。その中でPSI-Eサブユニットは高等植物からラン色細菌にまで普遍的に同定されているサブユニットで、ラン色細菌においては、申請者らにより抽出・再構成の系が確立されており、PSI-Eサブユニットがないと低濃度のフェレドキシンへの電子伝達が起こらないことが示されているが、そのメカニズムおよび普遍生については不明である。本研究では、PSI-Eサブユニットと従来フェレドキシン結合サブユニットと考えられてきたPSI-Dサブユニットとの関係など光化学系Iの還元側の構成成分の機能と相互関係を解明するために以下の実験を行った。
まずホウレンソウの系I標品を用いてPSI-Eサブユニットを特異的に可溶化する条件を検討した。その結果、ラン色細菌の場合とは異なり、PSI-Eサブユニットが可溶化される条件ではPSI-Eサブユニットが必ず可溶化されることが明かとなった。またその可溶化の条件はラン色細菌の場合と大きく異なっており、界面活性剤よりもカオトロピック試薬の方が効果的であることがわかった。この方法で得られたPSI-EとPSI-Dの除去された系I標品はFA/Bへの電子伝達活性を失っていたが、ウエスタンブロッティングでPSI-Cのバンドを見ると高分子量側にバンドの位置が移動しており、処理により、PSI-Cが構造変化を起こしている可能性がある。以上の結果から、高等植物においてはPSI-E,D,Cが強く相互作用して複合体を形成しており、PSI-Eを除去したときの系I活性への影響がラン色細菌と異なるという結果がこれに起因する可能性が示された。