2018 Fiscal Year Annual Research Report
Genetic analysis of regulatory network of proton motive force
| Project Area | New Photosynthesis : Reoptimization of the solar energy conversion system |
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| Project/Area Number |
16H06555
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
鹿内 利治 京都大学, 理学研究科, 教授 (70273852)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 葉緑体 / 光合成 / チラコイド膜 / プロトン駆動力 / サイクリック電子伝達 / イオンチャネル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
チラコイド膜のH+/K+アンチポーターと考えられるKEA3の野生型とdpgr変異型（高活性型）をシロイヌナズナで高発現させた。後者は、弱い生育遅延をもたらした。野生型高発現株は、プロトン駆動力に対する膜電位の貢献が増大したが、dpgr型は、プロトン駆動力のサイズが減少した。野生型高発現株は、プロトン濃度勾配依存の電子伝達制御が弱く影響を受けたが、dpgr型株は、大きく影響を受けた。どちらも、変動光に対して感受性を示した。
pgr5-2は、サイクリック電子伝達に弱い異常を示す。この変異株の背景で、NDHを欠損するcrr2及びndhS変異を導入した。二重変異体は、生育に異常は示さないが、NPQの誘導とphotosynthetic controlの誘導に大きな異常を示した。NDHがプロトン濃度勾配の形成に働くことを直接的に証明することに成功した。
サイクリック電子伝達を触媒するNDH複合体が、KEA3のノックアウト背景で、プロトン濃度勾配の解消に必要であることを示唆する結果を得た。このことは、NDH複合体は、プロトン濃度勾配が大きくなりすぎたときに、それを解消する逆反応を触媒する可能性を示唆している。大きすぎるプロトン濃度勾配は、シトクロムb6f複合体で電子伝達を抑制する。光合成をスムーズに立ち上がらせる為には、プロトン濃度勾配を最適化する必要があり、KEA3とともにNDH複合体がその機能を果たしている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ほぼ計画通りに研究が進展している。KEA3の高発現株の解析は、幾分予想外の結果であり、今後はKEA3の基本的な機能を修正する必要があるかもしれない。
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| Strategy for Future Research Activity |
NDH複合体のプロトン駆動力制御についてデータが蓄積しているので、研究をまとめる。
フラベリアにおけるKEA3の機能について、形質転換体の解析を進める。
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