光化学系IIサブユニットの遺伝子置換による耐熱性水分解系の最小化

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18560755
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Sojo University
• Principal Investigator: 松岡 正佳 崇城大学, 生物生命学部, 助教授 (10121667)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小川 隆平 崇城大学, 生物生命学部, 教授 (40029244)
• Keywords: 光化学系II / 水分解 / D1 / D2ヘテロダイマー / シアノバクテリア / 遺伝子置換 / rps12

Research Abstract

光化学系IIは光合成の明反応において水からの電子をプラストキノンに伝達する反応を触媒している。光化学系II複合体の反応中心サブユニットであるD1/D2ヘテロダイマーは光化学反応と水分解を触媒する全ての補因子を結合しているので、理論的にはD1/D2ヘテロダイマーだけで上記の反応を触媒できると考えられる。しかし、複合体からのD1/D2ヘテロダイマーの精製は現在まで成功していない。そこで本研究の目的は遺伝子組換えシアノバクテリアからのD1/D2ヘテロダイマーを単離精製し、最小のタンパク質組成で光-水分解反応をin vitroで検証する系を組み立てることである。実験材料として中温性シアノバクテリアSynechococcus elongatusを用い、耐熱性のD1/D2タンパク質を発現する組換え体の作成を行った。まず光化学系IIの内部アンテナタンパク質CP47のC末端にヒスチジンタグを付加したS.elongatus変異株を作成した。この変異株より光化学系II複合体をNi-キレートカラムを用いたアフィニティークロマトグラフィーで精製した。さらにD1/D2タンパク質の各遺伝子を好熱性シアノバクテリア由来の遺伝子に置換した菌株の作成を行った。遺伝子組換えはrps12媒介遺伝子置換法を使用し、染色体に挿入した薬剤耐性マーカーを別途消去することで、ストレプトマイシンとカナマイシンによる選択のみで多数の遺伝子の置換を可能にした。現在これらの菌株より、熱安定性の差を利用した耐熱性Dl/D2ヘテロダイマーの精製とin vitro酸素発生系の再構成を行っている。