2008 Fiscal Year Annual Research Report
生物による水素エネルギー生産を目指した光合成の水分解機構と分子構造に関する研究
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18770116
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
杉浦 美羽 Ehime University, 無細胞生命科学工学研究センター, 准教授 (80312255)
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| Keywords | 生体エネルギー変換 / 光合成電子伝達系 / 酸素発生 / 部位特異的変異 / 好熱性ラン藻 |
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| Research Abstract |
本年度は、昨年度の研究によって明らかになった光化学系II反応中心タンパク質D1をコードする3つの遺伝子ホモローグのうち、通常条件では発現しないpsbA_3産物(D1-3)で構成される光化学系IIの方が恒常的に発現しているpsbA_1由来のD1(D1-1)で構成される光化学系IIよりも水の酸化活性が高い理由について調べた。材料にはpsbA_3のみを発現させるためにpsbA_1とpsbA_2を破壊した好熱性ラン藻Thermosynechococcus elongarusの組換え体と、psbA_1が発現する野生株を用いた。360アミノ酸から成るD1-1とD1-3では、20残基が異なっている。これら違いのうち、電子伝達コファクターであるPheoと水素結合できる距離にある130番目のアミノ酸がD1-1ではG1n、D1-3ではG1uである。また、Q_Bから約10Aの距離にある212番目と270番目のアミノ酸がD1-1ではそれぞれCysとSerであるのに対し、D1-3ではSerとAlaである。そこで、Pheo-/Pheoの酸化還元電位の違いを熱発光で測定したところ、D1-3の方がD1-1よりも酸化還元電位が高くなっていることが分かった。更にP_<680>とPheoの電荷分離速度を測定したところ、D1-3の方が速くなっていた。また、Q_B結合部位に結合できる化合物であるDCMUおよびブロモキシニルを単離した光化学系IIに結合させて電子伝達を阻害して水の酸化活性を測定すると、D1-1に比べてD1-3へのブロモキシニルへの親和性が高かった。以上の結果より、D1-3で構成される光化学系IIの方がD1-1で構成されるものよりも高い水の酸化活性を持つのは、Pheoの電位が高いためにP_<680>との電荷分離が速くなるためであることが明らかになった。Q_B結合部位の違いが直接水の酸化速度に関係するとは考えられないが、この違いについては今後の課題としたい。
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[Journal Article] Probing the coupling between proton and electron transfer in Photosystem II core complexes containing a 3-fluorotyrosine2009
Author(s)
IRappaport, F., Boussac, A., Force, D. A., Peloquin, J., Brynda, M., Sugiura, M., Un, U., Britt, R., and Diner. B
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Journal Title
J. Am. Chem. Soc 131
Pages: 4425-4433
Peer Reviewed
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[Journal Article] Biosynthetic Exchange of Bromide for Chloride and Strontium for Calcium in the Photosystem II Oxygen-evolving Enzymes2008
Author(s)
Ishida, N, Sugiura, M., Rappaport, F., Lai, T.-L., Rutherford, A.W., and Boussac, A
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Journal Title
J. Biol. Chem. 283
Pages: 13330-13340
Peer Reviewed
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[Journal Article] X-ray crystallography identifies two chloride binding sites in the oxygen evolving centre of Photosystem II2008
Author(s)
Murray, J.W, Maghlaoui, K., Kargul, J., Ishida, N., Lai, T.-L., Rutherford, A.W., Sugiura, M., Boussac. A. and Barber, J
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Journal Title
Energy & Environmental Science 1
Pages: 161-166
Peer Reviewed
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[Journal Article] Evidence for a stable association of Psb30 (Ycf12) with photosystem II core complex in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 68032008
Author(s)
Inoue-Kashino, N., Takahashi, T., Ban, A., Sugiura, M., Takahashi, Y., Satoh, K., and Kashino, Y
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Journal Title
Photosynth. Res 98
Pages: 323-335
Peer Reviewed
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