D2タンパク質に部位特異的変異を導入した好熱性ラン藻の光化学系II：Tyr_Dの役割

抄録

光化学系IIにはredox activeなTyr_ZおよびTyr_DがそれぞれD1およびD2タンパク質に存在する。これらはP₆₈₀から約13 Åの対称な位置に局在し、それぞれの近傍にあるHisと水素結合している。Tyr_ZはMnクラスターからP₆₈₀へ電子移動を仲介するのに対し、Tyr_Dの役割は不明である。
本研究では、His189との水素結合を除去してTyr_Dをredox inactiveにする為に、D2-Tyr160をPheに置換した部位特異的変異体を作製し、特徴付けを行った。無傷で熱安定な試料を得るために、宿主細胞には好熱性ラン藻Thermosynechococcus elongatusを用いた。変異株の細胞増殖速度は野生株の約2倍遅かったが、S₃→S₀への酸素放出キネティクスは同じであった。P₆₈₀⁺の5 ns毎の閃光照射に伴う吸光度変化測定では、P_D1⁺P_D2とP_D1P_D2⁺の平衡が左側へシフトしていることを示唆した。また、P₆₈₀⁺/P₆₈₀ FTIR差スペクトルでは、変異によってP₆₈₀のカルボメトキシC=O伸縮振動のバンドが短波数へ約10 cm^-1シフトしていた。更に、変異株のTyr_Z→P₆₈₀⁺への電子伝達速度は野生株の1.2倍速くなっていた。これらの結果から、Tyr_DはP₆₈₀⁺の正電荷の平衡を制御してTyr_Z→P₆₈₀⁺への電子伝達速度をコントロールしているものと考えられる。