NPQに伴うチラコイド膜タンパク質構造動態変化の高速AFMによる測定

Publicly Offered Research

Project Area	New Photosynthesis : Reoptimization of the solar energy conversion system
Project/Area Number	17H05733
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Biological Sciences
Research Institution	Fukuoka University
Principal Investigator	山本大輔福岡大学, 理学部, 教授 (80377902)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help	¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000) Fiscal Year 2018: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000) Fiscal Year 2017: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywords	走査プローブ顕微鏡 / 高速原子間力顕微鏡 / 光合成 / 蛋白質 / タンパク質 / 生物物理 / ナノバイオ
Outline of Annual Research Achievements	チラコイド膜に内在する光合成タンパク質の構造動態を高速AFMで測定するための試料作製条件ならびに観察条件を検討し、光化学系等の膜タンパク質を直接的に観察した。植物においては、チラコイド膜はグラナとストロマラメラに膜画分が大別される。グラナ膜に存在する光化学系IIを明瞭に観察し、その多くは膜内でダイマー構造を形成していることを確認した。電子顕微鏡で得られている構造との比較により、光化学系IIの表在性タンパク質であるPsbOならびにPsbPは高速AFM測定中に探針との相互作用により容易に解離することが明らかであった。光化学系IIと超複合体を形成する光捕集蛋白質LHCIIは膜面からの突出部分がほとんどなく、高速AFMで観察することが困難であった。一方、グラナ膜内に観察された光化学系II間の空間的な距離から光化学系IIの多くはLHCIIと超複合体を形成していることが強く示唆され、またその膜内拡散の低さから超複合体間にはある程度の相互作用があることが示唆された。ストロマラメラには光化学系IとATP合成酵素のF0を観察した。光化学系IとF0に特徴的な膜面からの突出とリング構造をそれぞれ観察することができ、得られた高速AFM画像からタンパク質分子の区別が容易であった。これらの結果より、NPQをはじめとするプロトン駆動力制御の過程に伴い、チラコイド膜においてどのように光合成タンパク質のネットワークが変化するか高速AFM測定により解析するための手がかりを得ることができた。
Research Progress Status	平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	平成30年度が最終年度であるため、記入しない。