Thermosynechococcus elongatus光化学系IIにおけるP₆₈₀リガンドの酸化還元電位への影響

抄録

光化学系II反応中心に局在する二量体クロロフィルP₆₈₀は、水の酸化の駆動力となるために、その酸化還元電位は+1.2 Vと推定されており、生物界で最も高い。しかし、その高い電位を保持するための鍵となる分子構造については不明である。本研究では、P₆₈₀のリガンドとなるアミノ酸が酸化還元電位に及ぼす影響を調べることを目的とし、D1側のP₆₈₀のクロロフィル(P_D1)のリガンドであるHis198をGlnおよびAlaに置換した好熱性シアノバクテリアT. elongatusの部位特異的変異株を作製し、構造変化に伴う機能の変化を調べた。
どちらの組換え体も光独立栄養条件で生育したが、アンテナ色素であるフィコシアニンからアロフィコシアニンを通って光化学系IIへのエネルギー移動の効率は、野生株に比べて悪かった。単離した光化学系IIコア複合体は野生株のそれと同じ高い酸素発生活性を示した。FTIRによるP₆₈₀/P₆₈₀⁺差スペクトルにおいて、特にD1-H198Qでは、そのPD1の一部の構造に変化が認められた。この株のS₂Q_A^-およびS₂Q_B^-の熱発光温度は野生株よりも高く、また、閃光照射吸収スペクトルは長波長側にシフトしていた。これらの結果から、P_D1のリガンドは、P₆₈₀の酸化還元電位に関与していることが明らかとなった。