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シアノバクテリアの光化学系I(PSI)は、PSI分子内に含まれるクロロフィルやフィコビリソームにて集光を行う。しかし細胞が鉄欠乏状態にさらされると、鉄ストレス誘導性クロロフィル結合タンパク質であるIsiA(iron stress induced gene A)を合成して集光を助けるという仕組みを持っている。本研究で注目している窒素固定シアノバクテリアAnabaenaのPSIは四量体を形成するという特徴を持っているため、IsiAが結合すると、光合成生物の中でも特に大きなクロロフィルネットワークからなる集光システムが構築されると予想される。本研究では、Anabaenaのチラコイド膜に埋め込まれたPSIの周囲にどのようにIsiAが配置されているかについて高速AFMを用いて解明することを目指している。
本研究ではまず、様々な鉄欠乏条件でAnabaenaを培養し、最もIsiAが発現する条件を決定した。IsiAの発現はウエスタンブロットにて確かめた。また、このチラコイド膜を用いて77Kクロロフィル低温蛍光測定しIsiA由来の686 nmのピークを確認することでIsiAがクロロフィルを配位し、集光能力を持つことを確かめた。次に、この膜を用いてAFM測定を行った。当初、膜中の蛋白質粒子が観察できないという問題点があったが、精製方法を最適化し、膜中に菱形の粒子が再現性よく観察されるようになった。AFM画像から得られたラインプロファイルにより菱形粒子が四分子集まった複合体の大きさは約23 x 28 nmと算出され、クライオ電子顕微鏡で報告されているPSI四量体の大きさとよく一致していた。また、この粒子の高さは2-3 nmであり、先行研究で報告されたPSIの表在性タンパク質PsaC、PsaD、PsaEの高さ2.6 nmと一致していた。今後はPSIの周囲にIsiAが配置されている画像の取得を目指す。
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