NDH複合体を中心とする葉緑体機能制御の進化

• 研究課題/領域番号: 25251032
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物分子・生理科学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 鹿内 利治 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (70273852)
• 研究期間 (年度): 2013-10-21 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 44,460千円 (直接経費: 34,200千円、間接経費: 10,260千円); 2015年度: 14,430千円 (直接経費: 11,100千円、間接経費: 3,330千円); 2014年度: 14,430千円 (直接経費: 11,100千円、間接経費: 3,330千円); 2013年度: 15,600千円 (直接経費: 12,000千円、間接経費: 3,600千円)
• キーワード: 葉緑体 / 光合成 / チラコイド膜 / NDH / 光化学系Ⅰ / フェレドキシン / アセンブリ / 超複合体 / LhcI / 電子伝達 / 光化学系 I / 分子進化 / シロイヌナズナ / ゼニゴケ

研究成果の概要

葉緑体NDHは、NAD(P)Hではなく、フェレドキシンから電子を受け取る。NdhSタンパク質は、SH3ドメインに正の表面電化をもち、負の電化をもつフェレドキシンとの静電的結合に寄与する。シロイヌナズナにおいて、NDHは、PSIサイクリック電子伝達を駆動し、プロトン駆動力の形成に寄与する。NDHは、PSIと超複合体を形成するが、その際、Lhca5とLhca6は、リンカーとして機能する。Lhca6は、Lhca2より分岐したが、両者のキメラタンパク質の解析から、リンカーとしての機能に関わる領域を特定した。また、NDH複合体のアセンブリに関わる、CRR3、CRR9タンパク質の機能について情報を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Regulatory network of proton motive force: Contribution of cyclic electron transport around photosystem I (2016)
  • 著者名/発表者名: Shikanai T.
  • 雑誌名: Photosynthesis Res. 巻: 未定 号: 3 ページ: 253-260
  • DOI: 10.1007/s11120-016-0227-0
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Artificial remodeling of alternative electron flow by flavodiiron proteins in Arabidopsis (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto H, Takahashi S, Badger RM, Shikanai T
  • 雑誌名: Nature Plants 巻: 2 号: 3 ページ: 16012-16012
  • DOI: 10.1038/nplants.2016.12
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] NDH-1 and NDH-2 plastoquinone reductases in oxygenic photosynthesis (2016)
  • 著者名/発表者名: Peltier G., Aro E.-M. and Shikanai T.
  • 雑誌名: Annu. Rev. Plant Biol. 巻: 67 号: 1 ページ: 55-80
  • DOI: 10.1146/annurev-arplant-043014-114752
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Role of cyclic electron transport around photosystem I in regulating proton motive force (2015)
  • 著者名/発表者名: Wang C., Yamamoto H. and Shikanai T.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1847 号: 9 ページ: 931-938
  • DOI: 10.1016/j.bbabio.2014.11.013
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Photosystem I cyclic electron flow via chloroplast NADH dehydrogenase-like complex performs a physiological role for photosynthesis at low light (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamori W., Shikanai T. and Makino A.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 5 号: 1 ページ: 13908-13908
  • DOI: 10.1038/srep13908
  • NAID: 120005822772
  • 査読あり
• [雑誌論文] A single amino acid alteration in PGR5 confers resistance to antimycin A in cyclic electron transport around PSI (2013)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto K., Okegawa Y., Tohri A., Long T.A., Sarah F.S., Hisabori T. and Shikanai T
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 54 号: 9 ページ: 1525-1534
  • DOI: 10.1093/pcp/pct098
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mutagenesis of Individual Pentatricopeptide Repeat Motifs Affects RNA Binding Activity and Reveals Functional Partitioning of Arabidopsis PROTONGRADIENT REGULATION3 (2013)
  • 著者名/発表者名: Fujii S, Sato N, Shikanai T
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 25 号: 8 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1105/tpc.113.112193
  • 査読あり
• [雑誌論文] Subfunctionalization of sigma factors during the evolution of land plants based on mutant analysis of liverwort (Marchantia polymorpha L.) MpSIG1. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ueda, M., Takami, T., Peng, L., Ishizaki, K., Kohchi, T., Shikanai, T. and Nishimura, Y.
  • 雑誌名: Genome Biology and Evolution 巻: 5 号: 10 ページ: 1836-1848
  • DOI: 10.1093/gbe/evt137
  • NAID: 120005373074
  • 査読あり
• [雑誌論文] Antimycin A-like molecules inhibit cyclic electron transport around photosystem I in ruptured chloroplasts (2013)
  • 著者名/発表者名: Taira Y., Okegawa Y., Sugimoto K., Abe M., Miyoshi H. and Shikanai T
  • 雑誌名: FEBS Open Bio. 巻: 3 号: 1 ページ: 406-410
  • DOI: 10.1016/j.fob.2013.09.007
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] In planta mutagenesis of Src homology 3 domain-like fold of NdhS, a ferredoxin-binding subunit of the chloroplast NADH dehydrogenase-like complex in Arabidopsis. A conserved Arg-193 plays a critical role in ferredoxin binding (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto H. and Shikanai T
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 288 号: 51 ページ: 36328-36337
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.511584
  • 査読あり
• [学会発表] Regulation of photosynthesis by alternative electron flow (2015)
  • 著者名/発表者名: Shikanai T.
  • 学会等名: China-Germany Binational Conference "Dynamics in Photosynthesis"
  • 発表場所: Tutzing, Germany
  • 年月日: 2015-11-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Regulation of photosynthesis by alternative electron flow (2015)
  • 著者名/発表者名: Shikanai T.
  • 学会等名: International Symposium on Dynamics and Regulation of Photosynthesis
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2015-10-29
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Regulation of proton motive force in chloroplasts (2015)
  • 著者名/発表者名: Shikanai T.
  • 学会等名: International Copnference Photosynthesis Research for Sustainability
  • 発表場所: Crete, Greece
  • 年月日: 2015-09-21
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Regulation of proton motive force in chloroplasts (2015)
  • 著者名/発表者名: Shikanai T.
  • 学会等名: Gordon Research Conference Photosynthesis
  • 発表場所: Waltman, USA
  • 年月日: 2015-06-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Cell-type specific expression of chloroplast genes in maize (2015)
  • 著者名/発表者名: Shikanai T.
  • 学会等名: Gordon Research Conference
  • 発表場所: Ventura, USA
  • 年月日: 2015-01-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Regulation of photosynthetic electron transport by cyclic electron transport around PSI (2014)
  • 著者名/発表者名: Shikanai T.
  • 学会等名: Japanese-Finish Seminar 2014
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-10-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Regulation of photosynthesis by PSI cyclic electron transport. (2014)
  • 著者名/発表者名: Shikanai T.
  • 学会等名: 16th International Congress on Photobiology
  • 発表場所: Cordoba, Argentina
  • 年月日: 2014-09-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Machinery and physiological function of PSI cyclic electron transport (2014)
  • 著者名/発表者名: Shikanai T.
  • 学会等名: International Symposium on the Regulation of Photosynthetic Function
  • 発表場所: Guilin, China
  • 年月日: 2014-08-16
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] NDH-光化学系Ⅰ超複合体に介在するLhca6の分子進化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大谷拓人，山本宏，鹿内利治
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2014-03-18 – 2014-03-20
• [学会発表] Machinery and function of PSI cyclic electron transport. (2014)
  • 著者名/発表者名: Shikanai T
  • 学会等名: 2nd Kyoto-Bristol Symposium
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2014-01-10
  • 招待講演
• [学会発表] Regulation of photosynthetic electron transport. (2013)
  • 著者名/発表者名: Shikanai T
  • 学会等名: NC-CARP•CREST/さきがけ国際シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-11-08
  • 招待講演
• [図書] Evolution of photosynthetic NDH-1: Structure and physiological function. W.A. Cramer and T. Kallas (eds.), Cytochrome complexes: Evolution, Structures, Energy Transduction, and Signaling, Advances in Photosynthesis and Respiration (2016)
  • 著者名/発表者名: Shikanai T. and Aro E.-M.
  • 出版者: Springer Science+Business Media Dordrecht
• [図書] CRC Press (2015)
  • 著者名/発表者名: Ifuku K. and Shikanai T.
  • 総ページ数: 19
  • 出版者: Regulation of photosynthetic electron transport via supercomplex formation in thylakoid membrane. R.R. Louro and I. Diaz-Moreno (eds.), Redox proteins in supercomplezes and signalosomes.