FTIRによる光化学系IIにおける第二キノン電子受容体Q_Bの構造と反応の解析

抄録

光化学系IIにおいて、第二キノン電子受容体（Q_B）は、第一キノン電子受容体（Q_A）により還元され、さらに二電子還元の後、プロトン化されてキノール分子として蛋白質より遊離する。こうしたQ_Bの機能発現と、系II蛋白質のQ_B結合部位の構造との関係は未だ明らかとされていない。そこで本研究では、フーリエ変換赤外分光法（FTIR）を用い、Q_B結合部位におけるプラストキノン分子の構造と、Q_Bの一電子還元の際の近傍蛋白質の構造変化について調べた。
ホウレンソウまたはラン藻より調製した光化学系II標品を用い、酸素発生系とQ_B間のFTIR差スペクトル(S₂Q_B^-/S₁Q_B)と、酸素発生系のみの差スペクトル(S₂/S₁)を測定し、二重差スペクトルを計算することにより、Q_B^-/Q_B差スペクトルを得た。このスペクトルには、セミキノンアニオンのCO伸縮振動によるバンドが1480 cm^-1に観測された。この振動数はQ_A^-のCO振動数よりも2 cm^-1高く、Q_B^-とQ_A^-ではCO基の水素結合強度が異なることが示された。また、Q_B^-/Q_Bスペクトルには、1747 cm^-1にCOOH基のC＝O伸縮振動由来の正のバンドが観測され、Q_B^-生成に伴い、近傍のAspまたはGlu側鎖がプロトン化を受けていることが明らかとなった。