2022 Fiscal Year Annual Research Report
Regulation of light-harvesting systems in photosystem II supercomplexes
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21K15129
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| Research Institution | National Institute for Basic Biology |
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Principal Investigator |
金 恩哲 基礎生物学研究所, 環境光生物学研究部門, 助教 (30836359)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 光合成 / 集光 / 光防御 / 光化学系 / 光化学系メガ複合体 / 光化学系配列形態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
緑色植物では、光化学系I（PSI）と光化学系II（PSII）が、それぞれ光捕集複合体（LHCIとLHCII）とPSI-LHCIとPSII-LHCIIを形成している。これらのPSI-LHCIとPSII-LHCIIは、PSI-PSIIやPSII-PSIIなどのメガ複合体を形成し、その光捕集特性を調節している。本研究では、PSII超複合体の配列形態の変容と光化学系メガ複合体の形成を調節する因子を調べた。その結果、pH、PsbS、温度、光それぞれの因子が異なる影響を与えることが明らかになった。pHが低い時は、PSII-LHCIIからLHCIIが分離され、光防御型であるoligomeric stateを形成し、PsbSの存在がその変化に影響を与えることが分かった。また、光の強度だけではなく、温度によっても光化学系の配列形態やメガ複合体の形成が調節されることが明らかになった。温度が高くなると配列形態が無秩序になり、メガ複合体の形成がより抑制されることが分かった。
さらに、光化学系メガ複合体化による集光調節機構は種によって異なることが分かった。クラミドモナス(C. reinhardtii)、ほうれん草、シロイヌナズナ(A. thaliana)、イネ(O. sativa)の光化学系メガ複合体の形成を調べることで、クラミドモナスでは光化学系メガ複合体が形成されていないことが分かったが、陸上植物では光化学系メガ複合体が形成されていることが分かった。また、陸上植物の中でも多様性が見つかった。ほうれん草ではPSII-PSIIメガ複合体が主に形成され、シロイヌナズナとイネではPSI-PSIIメガ複合体が主に形成された。さらに、分光分析および電子顕微鏡分析の結果、シロイヌナズナとイネのPSI-PSIIメガ複合体が異なる形態を持っていることが分かった。
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