2020 Fiscal Year Annual Research Report
Structural biology of phycobilisome-tetrameric photosystem I supercomplex
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20H02914
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
加藤 公児 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 特任准教授 (30452428)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長尾 遼 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 特任講師 (30633961)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 生体超分子複合体 / 光化学系タンパク質 / 構造生物学 / クライオ電子顕微鏡 / X線結晶構造解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光化学系I（PSI）は、シアノバクテリアでは三量体そして植物では単量体であることが広く知られている。近年、研究代表者らはシアノバクテリアであるアナベナから新しいタイプの四量体PSIを精製し、クライオ電子顕微鏡を用いて3.3Å分解能で構造を決定し、これまでにない色素間の相互作用とエネルギー伝達経路を明らかにした。本研究は、この四量体を形成するPSIと光エネルギーを集めるアンテナタンパク質の超複合体を単離し、その構造と機能を解明することを目的とする。
2020年度は構造解析に用いる事ができる安定なアンテナタンパク質（PBS）複合体とPBS-四量体PSI超複合体の調整方法を確立するために、アナベナAnabaena sp. PCC7120の培養条件と陰イオン交換クロマトグラフィー、トレハロース密度勾配遠心分離法を用いた精製条件を検討した。その際に精製純度と複合体安定性はSDS-PAGE、BN-PAGE、吸収スペクトルそして負染色による透過電顕観察により確認した。PBS複合体については SDS-PAGEと吸収スペクトルから複合体画分に不純物が確認でき、精製条件を検討する余地がある。また、PBS-PSI複合体については安定な超複合体を調整した。その最終精製ステップに用いたトレハロース密度勾配遠心分離法において、複数の画分（複合体）に分かれることが確認された。それらの複合体をSDS-PAGEと質量分析にて解析した結果、アナベナの細胞内には、構成成分の異なる複数のPSI超複合体が存在することが明らかとなった。
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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
初年度の計画を順調に実行し、培養・精製条件を検討することによりPBS-PSI複合体を精製した。得られた複合体をSDS-PAGEと質量分析を用いて解析することにより、アナベナの細胞内に構成成分の異なる複数のPSI超複合体が存在することを明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は、得られた複合体の中で粒子径が均質な複合体を選定してクライオ電顕観察用グリッドの作成条件を決定する。良好な条件が決定できれば5000枚程度のクライオ電顕画像を撮影し単粒子解析ののちに構造を決定する。その他の不均一な複合体及びPBS複合体は、より均一性の高い複合体が得られる精製条件を確立する。これまでの精製条件検討により疎水性カラムクロマトグラフィーを用いて良好な結果が得られており、その条件を詳細に決定し、順次クライオ電子顕微鏡観察へ進める。
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