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光合成光化学系II電子伝達における非ヘム鉄の役割

研究課題

研究課題/領域番号 05453045
研究種目

一般研究(B)

配分区分補助金
研究分野 無機化学
研究機関広島大学

研究代表者

赤堀 興造  広島大学, 総合科学部, 教授 (80034578)

研究分担者 手島 圭三  広島大学, 総合科学部, 助教授 (30155452)
研究期間 (年度) 1993 – 1994
研究課題ステータス 完了 (1994年度)
配分額 *注記
6,700千円 (直接経費: 6,700千円)
1994年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
1993年度: 5,300千円 (直接経費: 5,300千円)
キーワード光合成光化学系II / 非ヘム鉄 / 光阻害 / β-カロテン / 第一電子受容体 / 第一安定電子受容体 / カロチノイド
研究概要

光合成光化学系II(PSII)中で電荷分離により生じた電荷を再結合させるPSII内環状電子移動は反応性の高いラジカルを消去しPSII光阻害反応に防御的に働いていると予想される。本研究では分光学的測定を容易にするため、PSIIの集光性蛋白質を大部分除去し、さらに、Tris処理を行い、水分解系を失活させ光阻害環境を形成させた試料(TrisRC)とTrisRCよりFe^<2+>を除去した試料(-Fe^<2+>-TrisRC)とZn^<2+>置換した試料(Zn^<2+>-TrisRC)を開発した。
(1)レーザーフラシュフォトリシス法による測定で人工電子供与体Mn^<2+>を加え、通常の直線状電子移動のみ起こる条件にすると消滅する半減期100-200μsの成分をP680^+再還元過程とQ_A^-再酸化過程で共に観測した。これらの成分は共に酸化還元電位依存性(Em=420-470mV)を示し、高電位側で増加した。これはCyt-b559の高電位型の酸化還元電位とほぼ対応した。また、それぞれの100-200μs成分の量はTrisRCが-Fe^<2+>-TrisRCとZn^<2+>-TrisRCの約2倍であり、pH6.4を変化の中点として、高いpHでは増加した。このときTrisRCは-Fe^<2+>-TrisRCとZn^<2+>-TrisRCの約2倍のpH変化を示した。これらの事実からPSII内環状電子移動に高電位型Cytb-559及び非ヘム鉄が関与していることが初めて明らかとなつた。
(2)上記試料を用いての光阻害実験では、還元側阻害のモデル系として、人工電子供与体Mn^<2+>を加えた条件、酸化側阻害のモデル系として人工電子受容体フェリシアナイドを加えた条件で行った。その結果、β-カロテンはMn^<2+>がある場合、反応中心当たり8個中6個が半減期1分以下で損傷し、残り2個が緩やかに損傷した。このときPQ_Aは6個のβ-カロテンがほぼ破壊された後、脱離を開始した。
また、β-カロテンは、環状電子移動量とも密接な関係があり、光阻害時に電荷の緩衝的機能を持つことが明らかとなつた。

報告書

(3件)
  • 1994 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1993 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (10件)

  • [文献書誌] A.V.Astashkin: "An electron spin echo envelope modulation study of the primary acceptor quinone in Zn-substituted photosystem II." J.Chem.Phys.102. 5583-5588 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.kawamori: "ESEEM and ENDOR studies of primary acceptor quinone in photosystem II" Photosynthesis:from Light to Biosphere P.Mathis ed. Kluwer Academic Publishers.Vol.I. 563-566 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Hara: "The distance between P680 and Q_A in Photosystem II determined by ESEEM spectroscopy" Biochim.Biophys.Acta. 1322. 77-85 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Shigemori: "Determination of distance from tyrosine D to Q_A and Chlorophyll z in Photosystem II studied by '2+1' pulsed EPR" Biochim.Biophys.Acta. in press. (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.V.Astashkin: "A Comparative Electron Spin Echo Envelope Modulation Stydy of the Primary Electron Acceptor Quinone in Zn-substituted and Cyanide-Treated Preparations of Photosystem II" J.Chem.Physics. in press. (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.V.Astashkin: "An electron spin echo envelope modulation study of the primary acceptor quinone in Zn-substituted photosystem II." J.Chem.Phys.102. 5583-5588 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Hara: "The distance between P680 and Q_A in Photosystem II determined by ESEEM spectroscopy" Biochim.Biophys.Acta. 1322. 77-85 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Shigemori: "Determination of distance from tyrosine D to Q_A and Chlorophyll z in Photosystem II studied by '2+1' pulsed EPR" Biochim.Biophys.Acta. (in press). (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.V.Astashkin: "A Comparative Electron Spin Echo Envelope Modulation Study of the Primary Electron Acceptor Quinone in Zn-substituted and Cyanide-Treated Preparations of Photosystem II" J.Chem.Physics. (in press). (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Kawamori: ESEEM and ENDOR studies of primary acceptor quinone in photosystem II P.Mathis ed., Photosynthesis : from Light to Biosphere, Vol.I. Kluwer Academic Publishers., 563-566 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要

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公開日: 1993-04-01   更新日: 2016-04-21  

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