Dynamics of the structure and function of photosystem I complex in response to environmental changes

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H02510
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: Takahashi Yuichiro 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 特任教授 (50183447)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 光合成 / 環境変動 / ダイナミクス / 分子集合因子 / 光化学系Ⅰ複合体 / アンテナ複合体 / プルダウン実験 / 緑藻クラミドモナス

Outline of Final Research Achievements

The functions of four photosystem I (PSI) complex assembly factors Ycf3, Y3IP1, Ycf4, CGL71, and those of cpSRP43 and Alb3.1, which are essential for the LHCs, are studied. Ycf3 and Y3IP1, which form heterodimers, are essential for the initial assembly of PSI reaction centers (RC), Ycf4, which forms oligomers, is essential for the subsequent molecular assembly process. CGL71 is important for the PSI complex assembly under aerobic conditions. cpSRP43 and Alb3.1 form a complex and are essential for LHCI complex assembly and are involved in the formation of the PSI-LHCI supercomplex.

Free Research Field

光合成、植物生理学、植物分子生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

光化学系Ⅰ（PSI）複合体の構成成分であるタンパク質サブユニットの合成とコファクターの生合成は解析が進んでいる。また、PSI複合体の構造は構造生物学的手法で詳細に解析され、各成分が秩序正しく配置されていることが明らかにされた。さらに、物理化学的解析により、PSI複合体の機能もかなり解明されてきた。しかし、これらの成分ががどのように機能的な複合体に分子集合する機構はほとんど明らかにされていなかった。本研究成果により、PSI-LHCI超複合体の分子集合機構に重要な役割を果たす分子集合因子の機能が明らかにされた。今後、過酷な環境に耐性を示す光合成生物を作出する上で重要な基盤的成果となると言える。