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光合成循環電子伝達を制御するチトクロム複合体とフェレドキシンとの相互作用解析

Research Project

Project/Area Number 17048005
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

栗栖 源嗣  東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教授 (90294131)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 長谷 俊治  大阪大学, たんぱく質研究所, 教授 (00127276)
Project Period (FY) 2005 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥6,500,000)
Fiscal Year 2006: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000)
Fiscal Year 2005: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
KeywordsX線結晶解析 / 光合成電子伝達 / 分子間相互作用 / チトクロムb_6f複合体
Research Abstract

チトクロムb_6f複合体は、葉緑体のチラコイド膜中に存在し、2量体あたり16個のサブユニットによって構成される分子量22万の超分子複合体である。その機能は光化学系IIにより光還元された脂溶性キノンから電子伝達蛋白質プラストシアニンへと還元電子を伝達すると共に、電子伝達と共役してH^+を膜のストローマ側からルーメン側へと輸送するポンプの役割も担っている。立体構造が判っていない高等植物のb_6f複合体では、膜のストローマ側にFd-NADP^+還元酵素(FNR)がサブユニットとして結合することがわかっていた。そこでトウモロコシ葉を用いてMS解析を行ったところ、トウモロコシの葉緑体中には3種のFNR分子種(FNR1,FNR2,FNR3)が存在し、FNR1とFNR2がb_6f複合体に結合した状態で、FNR2の一部とFNR3はストローマに単独の可溶性状態で存在していることが判明した。このことからb_6f複合体周辺のFd依存性電子伝達が、FNRアイソザイムとFdとの分子種特異的な相互作用に関連づけられる可能性が出てきたのである。そこで、本年度はFNRアイソザイムが葉緑体中で局在化する構造基盤を明らかにすべく、この3種のFNRアイソザイムのX線結晶構造解析を行った。その結果、3種のFNRは非常に良く似た主鎖構造を持っていたが(主鎖のrmsd=0.58〜0.92Å)、N末端領域に顕著な構造上の違いを見出すことができた。FNR1が持つ大きく突き出たN末端構造は、チラコイド膜(特にチトクロムb_6f複合体)と相互作用するのに適しているのに対し、完全に可溶性領域に存在するFNR3では、対応するN末端領域は、巻き畳まれてより球状の構造となっていた。局在様式が、N末端の巻き畳まれ方に起因するとすれば、FNR2のフレキシブルなN末端は、突き出た構造と巻き畳まれた構造の両方を取りうるとして理解することが可能である。現在は、高等植物由来のFNR結合型b_6f複合体の結晶化を目指して、精力的に精製・結晶化条件の検討を行っている。

Report

(2 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2007 2006 2005

All Journal Article (8 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Atomic structure of plant glutamine synthetase : a key enzyme for plant productivity.2006

    • Author(s)
      Unno, H., Uchida, T., Sugawara, H., Kurisu, G., Sugiyama, T., Yamaya, T., Sakakibara, H., Hase, T., Kusunoki, M.
    • Journal Title

      J. Biol. Chem. 281

      Pages: 29287-29296

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Transmembrane traffic in the cytochrome b_6fcomplex.2006

    • Author(s)
      Cramer, W.A., Zhang, H., Yan, J., Kurisu, G., Smith, J.L.
    • Journal Title

      Annu. Rev. Biochem. 75

      Pages: 769-790

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 光合成タンパク質の形から知る植物の賢さ2006

    • Author(s)
      栗栖源嗣
    • Journal Title

      生命誌 45-48

      Pages: 84-89

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] A Intraprotein transfer of the quinine analogue inhibitor 2,5-dibromo-3-methyl-6-isopropyl-p-benzoquinone in the cytochrome b_6f complex2006

    • Author(s)
      J.Yan et al.
    • Journal Title

      Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A. 103

      Pages: 69-74

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Structural Basis of Equisetum arvense Ferredoxin Isoform II Producing an Alternative Electron Transfer with Ferredoxin-NADP^+ Reductase2005

    • Author(s)
      G.Kurisu et al.
    • Journal Title

      J.Biol.Chem. 280

      Pages: 2275-2281

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Binding Sites of lipophilic quinine and quinine analogue inhibitors in the cytochrome b_6f complex of oxygenic photosynthesis2005

    • Author(s)
      W.A.Cramer et al.
    • Journal Title

      Biochem., Soc., Trans. 33

      Pages: 921-923

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Structure of the cytochrome b_6f complex : new prosthetic groups, Q-space, and the hors d'oeuvres hypothesis' for assembly of the complex2005

    • Author(s)
      W.A.Cramer et al.
    • Journal Title

      Photosynthesis Res. 85

      Pages: 133-144

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Three Maize Leaf Ferredoxin : NADP(H) Oxidoreductases Vary in Subchloroplast Location, Expression, and Interaction with Ferredoxin2005

    • Author(s)
      S.Okutani et al.
    • Journal Title

      Plant Physiol. 139

      Pages: 1451-1459

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      2005 Annual Research Report
  • [Book] 高校生のための東大授業ライブ2007

    • Author(s)
      栗栖源嗣
    • Publisher
      東大出版会
    • Related Report
      2006 Annual Research Report

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Published: 2005-04-01   Modified: 2018-03-28  

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