分離してチラコイド脂質リポソームの珪藻峰 Meneghinianaから光捕集アンテナを組み込む

珪藻など光合成生物必要があります刻 々 変化する光条件に対処し、光合成効率を維持し、過剰な光によって写真酸化ダメージから保護する高度順化のメカニズムと対応します。光合成真核生物の主要な光保護プロセスは高エネルギー焼入れ (q_E) の光ストレス条件^{1,2 の下で非光化学の焼入 (NPQ) への主要な貢献として発生する吸収光 ,3}。光の収穫アンテナ複合体 (LHC) は、励起エネルギー移動経路の調節に関与しています。高い光に応答低pH葉緑体ルーメン、集光状態を急冷状態からアンテナ システム スイッチを誘発しました。このエネルギー散逸状態は、光酸化からのダメージを与える (PS) とチラコイド膜の他の複合体を保護します。光合成真核生物で q_Eは通常、2 つの要因^1,2,3によって誘導します。要因の一つは、特殊な集光性タンパク質低pHに応答します。PsbS 蛋白質はより高い植物⁴q_Eを誘導します。LhcSRs⁵、PsbS 活動によって変調は、緑藻⁶で q_Eを誘発します。珪藻では、構造的に LHCSRs^7,8,9,10に関連している Lhcx のような蛋白質を所有しています。

Q_Eの 2 番目の要素は、アンテナのカロテノイドが de エポキシ化によって写真保護形式に変換、エポキシ化によって元に戻さキサントフィル サイクルです。植物や緑藻、ビオラキサンチンはゼアキサンチンに変換されます。珪藻の diadinoxanthin は NPQ¹¹の程度と相関し、diatoxanthin に変換されます。珪藻集光アンテナはそれは進化植物と藻類の LHCs に関連するいくつかの特性を所有しています。光の写真の保護するために収穫からスイッチが非常に高速と NPQ 容量は植物¹²に比べて高い。これは珪藻が¹³海洋純一次生産量の 45% までに責任がある方法でさまざまな生態学的ニッチの非常に成功した 1 つの理由があります。したがって、光収穫系珪藻は光合成研究の興味深いオブジェクトです。

珪藻、峰 meneghinianaの中心の種は、チラコイド本質的な集光性色素にちなんで彼らのシステムを所有しているようなバインド – フコキサンチン、クロロフィル a と c、それゆえ FCP. 集光性タンパク質、FCPs などいくつかの膜層を構成するチラコイド膜システムに埋め込まれます。珪藻は、3 つのチラコイドのバンドを形作る。この複合体チラコイド膜で分子レベルで研究するが困難な状況です。さらに、多くのコンポーネントは、集光性 (上記参照) の規制に貢献します。したがって、さまざまな方法で複合体は、n-ドデシル-β-D-maltopyranoside (β-DDM)、膜可溶化が FCP 複合体をそのまま維持など、穏やかな洗剤を使用して膜から分離しました。可溶化された FCP を使用して分子内エネルギー転送^14,15,16,17を調査する多くの分光学的研究を行った。しかし、この前者のアプローチは、エネルギー転送の規制が他のアンテナ複合体やダメージを与えると励起子相互作用を必要とするので、限られていた。したがって、これらの種類の研究が複合体間の相互作用が失われるためにを可溶化された錯体を実施できません。

アンテナ規制の重要な機能は、アンテナとチラコイド膜¹⁸のダメージを与える「分子クラウディング」です。以前は、単純なアプローチは、この効果をシミュレートするために実施された体外。アンテナ複合体のランダムな集約につながる洗剤が削除されました。いくつかの合理的なデータは、このアプローチの^17,19によって得られた、洗剤除去体内の状況を反映していない、複合体は通常第三に対話していないのでいくつかの制限があります。構造体です。

リポソームを用いる元の制限のいくつかを克服します。第三構造は完全にそのままです。リポソーム膜はアンテナ複合体の準ネイティブ環境を提供します。膜は、リポソームの内部を外部環境から分離します。これらの手段では、リポソームは、輸送過程については同様のイオン ・ pH 勾配の研究の 2 つの反応区画を提供します。さらに、チラコイド膜の研究のため実験システムのパラメーターをより簡単に制御できます。リポソームは、既に光合成錯体を研究する優れたツールであること示されていた。過去の主要な焦点だった植物 LHC LHC II²⁰に変更後の脂質組成の影響を調べた。他のアプローチで異なる LHC II 間の蛋白質蛋白質の相互作用は調査²¹だったまた、緑の藻でいくつかの研究を行った LHC²²の間自発的なクラスタ リングについて説明します。、水生生物の生態系の珪藻の重要性を考慮した珪藻のアンテナ複合体に比較的少数の研究を行った。2 つの研究は、FCP アンテナ²³と FCP の応答性の電気化学的勾配²⁴にクラスタ リングが示した中心峰 meneghinianaのアンテナ複合体を検討しました。したがって、リポソーム、珪藻アンテナ相互作用とほぼネイティブ条件で規制を勉強する優れたツールです。リポソーム、脂質、リポソーム サイズ、密度などの多くの条件からの汎用性と周囲の水相を制御できます。さらに、メソッドのサンプルの少量が必要です。実験システムは、堅牢かつ再現性が高い。リポソームの区分により pH を勉強して、アンテナ複合体の調節に重要なイオン勾配要因。

ここでは、 c. meneghinianaから FCP アンテナ複合体の単離とその自然なチラコイド脂質リポソームについて述べる。また、可溶化された FCP の分光特性評価の模範的なデータを提供し、リポソームの FCP との比較します。メソッドは、知識と Gundermann と Büchel 2012 年²³ナタリら2016年²²アフマドと Dietzel 2017 年の²⁴の改善から得られる標準化されたプロトコルをまとめたものです。

図 1: ワークフローの模式図。( 1) 細胞の成長、混乱およびショ糖密度勾配; 次の FCP 分離チラコイド分離を説明する段落 1 を参照C. m.–峰 meneghiniana細胞。(2) 2 と octylglycoside (OG) 脂質界面活性剤ミセルの創造、自然チラコイド脂質混合物 (MGDG、DGDG SQDG) の調製は項で説明します。定義された脂質ミセルの大きさは、定義された孔径の膜を用いた押出によって実現されます。FCP と脂質ミセルが定義済みの脂質で統一: タンパク質比や OG と β DDM の洗剤は削除を介して制御される透析 FCP プロテオリポソームを形成します。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。