【研究分野】物理系薬学

【研究領域課題番号】20790029 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

構造生物学 / 生化学 / 膜タンパク質 / 核磁気共鳴法 / 光合成名反応 / タンパク質-タンパク質相互作用 / 電子移動反応 / 転移交差飽和法 / 光合成明反応 / Membrane protein / NMR / photosynthesis / protein-protein interaction / electron transfer / transferred cross saturation

【研究成果の概要】

プラストシアニン(Pc)は、膜蛋白質複合体である光化学系I(PSI)に素早く電子を輸送することにより、光合成明反応を効率良く進めている。本研究では、酸化型アナログであるカドミウム置換体(Cd-Pc)の調製法を確立して、当研究室で確立した転移交差飽和法(TCS)を用いて、Cd-PcのPSI結合部位を同定した。その結果、Pc上の銅原子の酸化に伴って、Loop1のコンフォメーションが変化することにより、Loop1を介したPSIとの相互作用が減弱し、電子移動後のPSIからの素早い解離が実現され、効率的電子輸送反応が起こることが明らかとなった。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2008 - 2009

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】物理系薬学

【研究領域課題番号】19890049 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

NMR / 膜蛋白質 / 構造生物学 / 転移交差飽和法 / 光合成明反応 / 光化学系I / フェレドキシン / 循環的電子伝達

【研究成果の概要】

安定同位体標識を施したフェレドキシン(Fd)を、大腸菌BL21(DE3)-CodonPlus-RPを用いて大量発現させ、Sepharose 6B、 Resource PHE、 Hiload Superdex 75カラムを用いて、SDS-PAGEにて単一バンドとなるまで精製した。Fdの[2Fe-2S]クラスターは不対電子を持つため、その近傍のNMRシグナルは観測されない。そこで、その影響を見積もるため、Fdの主鎖に由来するNMRシグナルの連鎖帰属を行った。その結果、[2Fe-2S]クラスターの5Å以内に存在するY37-A48およびT76-A79のアミノ酸に対応するシグナルは観測されなかった。次に、Fd上の光化学系Iとの特異的相互作用残基を同定するために、Fdと可溶化した光化学系Iを混合し、TCS実験を行った。さらに、FQRとの相互作用を検出するために、光化学系IおよびFQRのFd結合界面が外側を向いた、right side-outベシクルを用いたTCS実験も行った。両TCS実験の結果を比較すると、K52近傍、D66近傍、V82近傍およびE30-I33は両方のTCS実験においてシグナル強度減少が観測されているのに対し、K4およびD84はベシクルとのTCS実験のみでシグナル強度減少が観測された。このことから、K52近傍、V82近傍、D66近傍およびE30-I33は、PSIとの結合界面上に存在し、K4およびD84はFQRとの結合界面に存在すると結論した。近年、低分子量チラコイド膜タンパク質PGR5がFQRの活性に必須であることが示された。しかし、PGR5がFdと直接相互作用しているか否かは明らかではない。PGR5変異株から調製したチラコイド膜ベシクルを用いたTCS実験における、K4およびD84の強度減少を調べることにより、この点を明らかにしたいと考えている。

【研究種目】若手研究(スタートアップ)

【研究期間】2007 - 2008

【配分額】3,075千円 (直接経費: 2,670千円、間接経費: 405千円)