Function of lipids in the dynamic assembly and recovery processes of photosystem II complex

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K06701
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Wada Hajime 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (60167202)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 神保 晴彦 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (50835965)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: シアノバクテリア / Synechocystis PCC 6803 / 脂質 / 光合成 / 光化学系II / 光阻害 / ホスファチジルグリセロール / モノガラクトシルジアシルグリセロール

Outline of Final Research Achievements

In this study, we studied roles of lipids, especially roles of turnover of phospholipid (PG) and glycolipid (MGDG), in the repair process of photosystem (PS) II complex damaged under strong light in the cyanobacterium, Synechocystis sp. PCC 6803. The results obtained in this study indicate that photodamaged PSII dimer is monomerized by the action of galactolipase (LipA), which degrades MGDG molecules in PSII dimer, then PG molecules in the resultant monomer is digested by phospholipase (Pla2) to facilitate degradation and synthesis of D1 that is required for recovery of photodamaged PSII. This is the first evidence that the turnover of MGDG and PG plays important roles in the recovery process of PSII damaged under high light condition.

Free Research Field

植物生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

光は光合成に必要であるが、過剰な光エネルギーはPSIIの活性を低下させてしまう。この現象は光阻害と呼ばれ、植物の成長や物質生産を低下させる大きな要因となる。光阻害はPSIIが損傷する過程とそれを修復する過程とに分けられ、両者のアンバランスによって生じる。本研究で得られた成果は、損傷を受けたPSIIの修復に脂質の代謝回転が必要であることを初めて明らかにしたという点で独創的で学術的に大変意義深いものである。また、強光耐性植物の作製などにも重要な知見や指針を与えるものである。