タイプ1光合成生物のシトクロム複合体と反応中心の始原型共役反応機構
Publicly Offered Research
| Project Area | New Photosynthesis : Reoptimization of the solar energy conversion system |
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| Project/Area Number |
19H04724
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Biological Sciences
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
大岡 宏造 大阪大学, 全学教育推進機構, 教授 (30201966)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
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| Keywords | 光合成 / 反応中心 / シトクロムbc複合体 / 電子伝達 / X線結晶構造解析 / NMR / 緑色イオウ細菌 / ヘリオバクテリア / 蛋白質 / 始原型シトクロム複合体 / NMR解析 |
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| Outline of Research at the Start |
酸素発生型光合成生物の電子伝達鎖は、タイプ2およびタイプ1光合成生物から成立した。そのため植物の光化学系I反応中心（PS I）を取り巻く電子伝達反応の制御機構を真に理解するためには、タイプ1光合成生物である緑色イオウ細菌やヘリオバクテリアの電子伝達鎖の解析は必須である。本研究ではタイプ1光合成生物のプロトン駆動力生成に関与するシトクロム複合体の構造基盤を分子レベルで明らかにする。さらにシトクロム複合体と反応中心が構築する始原型共役反応機構を解明し、植物がもつプロトン駆動力の生成と制御機構の進化的成立過程を明らかにすることが最終目的である。
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．ヘリオバクテリア反応中心の結晶化・構造解析：ヘリオバクテリア反応中心のコアタンパクについては、ようやく空間群R32結晶（結晶学的非対称）の高分解能解析（分解能2.28Å）が終了した。2つの構造が最終的に得られ（Form 1とForm 2）、さらにForm 2のキノン結合部位周辺には2つのconformers（立体構造異性体; molAとmolB）が観察された。一方、ヘリオバクテリア反応中心は電子供与体としてシトクロムc（PetJ）、末端電子受容体としてFA/FBタンパク（PshB）をサブユニットとしてもつ複合体であるが、反応中心の可溶化・精製段階で容易に外れてしまうことが分かっている。そこでPetJおよびPshBの大腸菌による大量発現系を構築し、Ｘ線結晶構造解析に取り組んだ。さらに複合体としての分子構築の情報を得るためにCryo電顕による解析も進めたところ、コアタンパクにPshBを結合させた複合体についてはデータ取得に成功した。コアタンパクにPetJサブユニットを結合させた複合体も、現在、解析中である。
２．緑色イオウ細菌のRieske/cyt b型シトクロム複合体の可溶化・精製の検討：b-DDM以外の界面活性剤を試みた結果、コール酸・b-OGの混合界面活性剤による可溶化が最も効率よいことが判明した。
３．電子伝達タンパク質の分子間相互作用のNMR解析： これまでのRieske/cyt bシトクロム複合体とcyt c-556との分子間相互作用の解析から、Rieske の[2Fe-2S]クラスター近傍の相互作用部位が同定された。この構造情報をもとにドッキングモデルを構築したところ、水溶性タンパク質の電子伝達で見られるような静電的な長距離相互作用は必要ではなく、近接タンパク質間に生じる非極性相互作用により電子伝達に適した配向が実現することが明らかとなった。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(33 results)
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[Presentation] Structural Analysis of the homodimeric photosynthetic reaction center with bound quinone from Heliobacterium modesticaldum2019
Author(s)
T. Nakaniwa, R. Mutoh, K. Fushimi, T. Kondo, C. Azai, S. Itoh, T. Mizoguchi, H. Tamiaki, H. Tanaka, H. Oh-oka, G. Kurisu
Organizer
International Symposium on Diffraction Structural Biology 2019
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Organizer
1st Japan-US Binational Semninar 2019
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[Book] 光合成2021
Author(s)
日本光合成学会
Total Pages
224
Publisher
朝倉書店
ISBN
9784254171761
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