光化学系1複合体の分子集合装置の分子構築の解析

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15570037
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 高橋 裕一郎 岡山大学, 理学部, 教授 (50183447)
• キーワード: 光合成 / 光化学系 / 分子集合 / 緑藻クラミドモナス / アフィニティクロマトグラフィー / タグ融合タンパク

研究概要

光合成電子伝達系で光エネルギーを化学エネルギーへ変換する機能を担う光化学系1は10以上のサブユニットと100以上のコファクターを含む超分子複合体である。この複合体の分子集合に葉緑体遺伝子にコードされるYcf4タンパクは必須の役割を果たす。このタンパク質はチラコイド膜に存在し、界面活性剤で可溶化して分離すると分子量の大きな画分に分画されることから、他のタンパク質とともに大きな複合体を形成していると考えられている。そこで、本研究ではこのYcf4を含む複合体を高度に精製し、その構成タンパク質を同定する事を目的に研究を進めた。従来の生化学的精製法では純化が難しいためC末にTAPタグを融合したYcf4を発現するクラミドモナス変異株を葉緑体形質転換系により作出した。この株からチラコイド膜を単離し、ドデシルマルトシドで可溶化し、2段階のアフィニティクロマトグラフィーでYcf4を含む複合体を精製した。可溶化条件、カラムによる精製条件を最適化した結果、単純なポリペプチド組成をもつ標品が得られた。これまでに、細胞を大量に培養し、大量のチラコイド膜から精製を進めたところ、構成ポリペプチドのN末端のアミノ酸配列を決定できるほどの量の標品が得られた。アミノ酸分析を行った結果、60kDa付近のバンドと27kDaと20kDaのバンドの分析に成功した。後者の2つのバンドはYcf4とPsaFであることが分かった。他のバンドは分析に成功していない。本研究により、Ycf4を含む複合体に光化学系1複合体のポリペプチドであるPsaFが含まれていたことは興味深い。今後、この複合体精製が光化学系1複合体を分子集合していく過程を明らかにする突破口になることが期待される。

研究成果

• [文献書誌] W.Sakamoto, A.Zaltsman, Z.Adam, Y.Takahashi: "Coordinated Regulation and Complex Formation of YELLOW VARIEGATED1 and YELLOW VARIEGATED2, Chloroplastic FtsH Metalloproteases Involved in the Repair Cycle of Photosystem II in Arabidopsis Thylakoid Membranes"The Plant Cell. 15. 2843-2855 (2003)
• [文献書誌] I.Sugimoto, Y.Takahashi: "Evidence that the PsbK polypeptide is associated with the photosystem II core antenna complex CP43"The Journal of Biological Chemistry. 278. 45004-45010 (2003)
• [文献書誌] Tokutsu R, Teramoto H, Takahashi Y, Ono T, Minagawa J: "The Light-harvesting complex of photosystem I in Chlamydomonas reinhardtii : Protein composition, gene structures and phylogenic implications"Plant and Cell Physiology. (In press).
• [文献書誌] Y.Takahashi: "Genome science of cyanobacteria, green algae and plants - Genome science of green algae"Knowledge for sustainable development (KDS) ; An insight into the Encyclopedia of Life supprot systems. 1(in press). 479-504
• [文献書誌] N.Ohnishi, Y.Takahashi: "Localization and function of small chloroplast-encoded PsbT polypeptide of photosystem II in the green alga Chlamydomonas reinharrdtii"Proceedings of Endocytobiology (Logos Verlag Berlin). VIII(in press).
• [文献書誌] 分担執筆: "光合成事典"学会出版センター. 430 (2003)