光分成初期電子移動反応の研究ーとくにFe、Ca、Muの役割

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63440002
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 加藤 栄 東京大学, 理学部, 教授 (50011515)
• 研究分担者: 佐藤 和彦 東京大学, 理学部, 助手 (00090522)
• キーワード: 光合成 / 酸素発生 / 光化学系II / カルシウム / 酸処理 / 23KDa蛋白質 / 鉄 / 系1反応中心

研究概要

(1)昨年度に引続き、酸素発生反応に関与するCaについて重要な成果が得られた。まずホウレンソウから界面活性剤を用いてCaを1原しか結合していないが、高い酸素発生活性を持つ糸II標品を調製した。さらに本標品についてEPR測定によりS2状態が出現することを確かめ、また4回の内光を1周期とする酸素発生および熱発光の規則的な変動が起きることを見出した。これはCa1原子のみの存在で酸素発生反応が健全に作動することを示すものである。ついで本標品の酸処理を行い、酸素発生は処理により失活し、Ca添加で回復するが、結合しているCaは全く溶出していないことを示した。これは酸処理による失活がCaの溶出によるとする考えを否定するものである。また酸処理標品をさらに1MNaClで処理して表在性の23KDaと17KDa蛋白質を除くと、酸素発生を回復させるのに必要なCa濃度が減少し、蛋白質を再結合させると必要なCa濃度が再び上昇した。これは従来の定説に反し、表圧性蛋白質はCaに対する親和性を低下させることを示すものである。そしてこの点を考慮に入れると、酸処理はNaCl処理と本質的に同じであることを示すものである。
(2)好熱性ラン色細菌シネココッカスより糸2反応中心複合体を精製し、さらにそれからD1およびD2蛋白質とチトクロ-ム6559の複合体を純化抽出した。そして前者には約3原子、後者には約2原子の鉄が結合していることを見出した。これはまだその役割の不明な鉄が1原子、糸II反応中心に存在することを示すものである。
(3)小形サブユニット組成の異なる糸1反応中心複合体を調製し、鉄イオウセンタ-A、Bとフェレドキシンの反応性を調べ、この反応にはサブユニット1、4、5を除く5種の小型サブユニットが関与していないことを見出し、サブユニット4が必要であることを示した。

研究成果

• [文献書誌] I.Fnami,K.Kamino,J.R.Shen.K.Satoh,S.Katoh: "Isolation and Characterization of Photosytem II complexes which lack lihntーharvesting chlorophyll a/b proteins but retain three proteins related tooxygen evolution." Biochimica et Bioplysica Acta. 977. 33-39 (1989)
• [文献書誌] I.Ikegami and S.Katoh: "Preparation and characterization of pー700ーenriched Photosystem I complexes from the thermophilic cyanobacterium Synechococcus sp." Plant and Cell physiology. 30. 175-182 (1989)
• [文献書誌] J.ーR.Shen and S.Katoh: "Characterization of spinach oxygenーevolving photosystem II complexes containing one bound calcium" Biochimica et Biophysica Acta.
• [文献書誌] J.ーR.Shen and S.Katoh: "Inactivation and calciumーdependent reactivation ofoxygen evolution in photosystem II prepartions treated at pH3.0 or with high concentrations of NaCl" Biochimica et Biophysica Acta.
• [文献書誌] A.Motoki,K.Satoh and S.Katoh: "iron contents of purified photosystem II preparations from Synechococcus elongatus." FEBS Letters.