光化学系I反応中心複合体の構造と機能

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03640567
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 星名 哲 金沢大学, 理学部, 助手 (50019486)
• キーワード: 活性酵素 / クロロフィル / 光化学系I / 閃光分光 / トリプシン / 反応中心 / 光阻害 / P700

研究概要

光化学系I(系I)粒子を強光に曝したときの光阻害についてと、系I反応中心複合体をトリプシンで処理し、断片化した複合体の性質について調べた。
1.ホウレンソウの葉緑体を表面活性剤Triton X-100で可溶化して得られる系I粒子(PSI-200、Chl/P700=200)を室温で2時間、照射した。その結果、系Iの電子伝達活性(DCIPH_2→MV)は阻害され、未処理の約50%に減少した。また、クロロフィル(Chl)が退色し、未処理の約半分に減少した。一方、反応中心、P700は僅かな減少であった。PSI-200の懸濁液をアルゴンガスで置換したり、スーパーオキシド(O_2^-)のインジケーターであるチトクロームcの還元活性の測定より、光阻害には酵素分子が関与していること、光阻害の部位は第二次電子受容体、A1であるろうということが考えられる。PSI-200をHydroxylapatiteのカラムに吸着させ、Triton X-100でカラムを十分洗った後、溶出させた標品(HA-40、Chl/P700=40)では光阻害もChlの退色もほとんど認められなかった。
2.1.より、系I反応中心タンパク質に約100分子のChlが結合しているが、そのうち約60分子のChlはTriton X-100の存在下で遊離の状態か、ルーズに結合していると考えられる。それらのChlは光により酵素を活性化し(O_2^-または、^1O_2などの生成)、この活性酵素がA1を破壊するものと考えられる。系I標品にこのようなChlが存在すると、Chlの三重項状態が生じたりするため、速い光化学反応を正確に測定出来ないことがある。そのため、系I標品をHydroxylapatiteのカラムで精製して用いる必要がある。
3.系I反応中心複合体をリン脂質にリポソームの中に取り込ませ、トリプシンで処理した。未処理のものより分子量が小さくなったP700を含む2種類の複合体が得られたので、活性や色素の結合量などについて調べている。

研究成果

• [文献書誌] Watanabe,S.,Tamai,N.,Hoshina,S.,Sanada,Y.,Nishida,K.and Wada,K.: "The respiration dependent malate accumulation in leaves of a crassulacean acid metabolism plant,Kalanchoe daigremontiana Hamet et Perr." J.Plant Physiol.140. 61-68 (1992)
• [文献書誌] Hoshina,S.,Sue,S.,Wada,K.,Enami,I.and Itoh,S.: "Stabilization of iron-sulfur centers A and B in photosystem I particles by chemical cross-linking." Research in Photosynthesis(ed.N.Murata). (1993)
• [文献書誌] Hoshina,S.and Itoh,S.: "Photosystem I reaction center in oxygenic photosynthetic organisms:Current views and future. in Photosyntesis:Photoreactions to Plant Productivity" Oxford & IBH Publishing Co.(eds.,Y.P.Abrol,P.Mohanty and Govindjee), 32 (1993)