光受容関連分子と光受容膜の構造と機能の研究

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01621003
• Research Institution: Okazaki National Research Institutes
• Principal Investigator: 村田 紀夫 岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 教授 (90011569)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 七田 芳則 京都大学, 理学部, 助手 (60127090) ; 高宮 建一郎 九州大学, 理学部, 助教授 (80037259) ; 和田 敬四郎 金沢大学, 理学部, 教授 (70028174) ; 浅田 浩二 京都大学, 食糧科学研究所, 教授 (50027182) ; 佐藤 公行 岡山大学, 理学部, 教授 (10032822)
• Keywords: 光合成 / 光化学系II複合体 / 光化学反応中心

Research Abstract

1.研究の目的:光エネルギ-受容タンパク質の光化学系2複合体は約20種類のタンパク質成分と数種類のクロモファアで成分で構成されている。本年度の主要研究目的は、光化学系2反応中心複合体の主要構成成分であるD1タンパク質とD2タンパク質および光化学系2複合体においてMnクラスタ-を保持する役割を担っている表存性33ーkDaタンパク質の構造と機能発現の解明とすることである。
2.本年度の研究成果:(1)光化学系2反応中心複合体(D1/D2/Cytb559)をオクチルグリコシドで処理して、クロロフィルとフェオフィチンを結合しているD1/D2タンパク質複合体を単離し、その光化学的・物理化学的性質からこのヘテロダイマ-が反応中心を形成していることを明らかにした。(2)D1タンパク質の前駆体のC末端を切断してD1タンパク質に変換するプロセシング酵素を精製した。(3)D1タンパク質のMn結合部位を同定するために、エンドペプチタ-ゼで処理して得られるD1タンパク質断片をMn2+アフイニティクロマトグラフィにかけ、その結果からMnを結合するアミノ酸配列を推定した。(4)光化学系IIコア複合体を種々のエンドペプチタ-ゼで処理し、43ーkDaタンパク質と47ーkDaタンパク質を特異的に欠く系II複合体を調整した。これらの標品への33ーkDaタンパク質の結合の様相から、33ーkDaタンパク質の結合する内在性成分はD1/D2/Cytb559であることを推定した。また、これらの標品が酸素発生能を保持していることから、43ーkDaタンパク質と47ーkDaタンパク質は酸素発生反応には直接関与していないことが明らかとなった。(5)遊離状態の33ーkDaタンパク質と光化学系IIの内在性成分に結合した状態の33ーkDaタンパク質とをそれぞれ化学修飾し、その結果から33ーkDaタンパク質分子内の結合ドメインを推定した。

Research Products

• [Publications] Murata,N.: "Glycerolipids in photosystem II from spinach chloroplasts." Biochim.Biophys.Acta. (1990)
• [Publications] Inagaki,N.: "Solubilization and partial purification of a thylakoidal enzyme of spinach involved in the processing of D1 protein." FEBS Lett.246. 218-222 (1989)
• [Publications] Fujita,S.: "Cleavage of a synthetic COOHーterminal oligopeptide of D1 precursor protein by a purified processing enzyme." FEBS Lett.255. 1-4 (1989)
• [Publications] Satoh,K.: "Elsevier Biomed.Press(Amsterdam)" in Photochemical Energy Coversion(Norris,J.R.,ed.). (1989)
• [Publications] Takahashi,M.: "Molecular structure of a highーpotential form of thylakoid Cytochrome bー559 as determined by radiation inactivation." Plant Cell Physiol.30. 915-921 (1989)
• [Publications] Tanaka,S.: "The status of cysteine residues in the extrinsic 33 kDa protein of spinach photosystem II complexes." Photosynthesis Research. 17. 255-266 (1988)
• [Publications] Tanaka,S.: "Extrinsic 33ーkilodalton protein of spinach oxygenーevolving complexes:kinetic studies of folding and disulfide reduction." Biochemistry. 28. 7188-7193 (1989)
• [Publications] Ueki,J.: "Studies on the binding region og 33 kDa extrinsic protein to spinach oxygenーevolving complexes by chemical modifications." J.Biochemistry.
• [Publications] Miki,K.: "Crystallization and preliminary Xーray diffraction study of Cーphycocyanin from a red alga,porphyra tenera." J.Biochem.
• [Publications] Iba,K.: "Roles of bacteriochloropgyll and carotenoid synthesis in formation of intracytoplasmic membrane systems and pigmentーaiprotein complexes in an aerobic photosynthetic bacterium,Erythrobacter sp.strain" J.Bacteriol.170. 1843-1847 (1988)
• [Publications] Iba,K.: "Action spectra for inhibition by light of accumulation of bacteriochlorophyll and carotenoid during aerobic growth of photosynthetic bacteria." Plant Cell Physiol. 30. 471-477 (1989)
• [Publications] Shimada,H.: "Effect of light on the transcription of genes of pigmentーprotein complexes of Rhodobacter sphaeroides under aerobic conditions." J.Bacteriol.
• [Publications] Shichida,Y.: "Effects of chloride on chicken iodopsion and the chromophore transfer reactions from iodopsion to scotopsin and BーPhotopsin." Biochemistry. (1990)
• [Publications] Imamoto,Y.: "Effect of chloride ion on the thermal decay process of the bathointermediate of iodopsin at low temperature." Biochemistry. 28. 9412-9416 (1989)