광합성 시점의 위쳐 3 슬롯 모드 이해 I Complex- 조명 에너지의 고효율 활용의 발전 -

2015 년 5 월 29 일

<Work Results>
우리 대학의 자연 과학 대학원 인 Shen 교수와 Suga 교수와 중국의 공동 연구 그룹은 Pea 잎에서 Photosystem I (PSI)이라는 거대한 단백질 복합체를 성공적으로 정제하고 결정화했으며 결정의 품질을 크게 향상 시켰습니다. 3 차원 위쳐 3 슬롯 모드는 Spring-8의 X- 레이를 사용하여 2.8Å 해상도로 분석되었습니다. 분석 된 위쳐 3 슬롯 모드로부터, 155 개의 엽록소 분자가 확인되었고, 이전에 알려지지 않은 많은 카로티노이드, 지질 분자 및 기타 물질의 배열이 확인되었다. 또한, 상세한 위쳐 3 슬롯 모드가 알려지지 않은 많은 단백질 서브 유닛의 위쳐 3 슬롯 모드가 밝혀졌다. 광 에너지를 흡수하고 반응 센터로 전송하는 경로가 확인되었다.

<ceniory>
산소 생성 광합성에서, 엽록체의 thylakoid 막에 존재하는 2 개의 거대한 막 단백질 복합체 인 Photosystem II (PSII) 및 Photosystem I (PSI)은 태양 에너지를 흡수하고 살아있는 화학 에너지로 변환하는 역할을한다. 이 중 광 시스템 II 복합체는 물을 분해하고 산소, 수소 이온 및 전자를 생성하여 지구상의 호기성 유기체의 생존을지지합니다. 반면, 광 시스템 I 복합체는 물의 전자와 광 에너지를 사용하여 이산화탄소를 설탕으로 전환하는 데 필요한 감소 전력 (NADPH)을 만듭니다. 고등 식물의 광 시스템 I 복합체는 14 개의 단백질, 90 개 이상의 엽록소 (엽록소), 22 개의 카로티노이드 등으로 구성되며, 외부에 결합되어 있으며, 이는 4 개의 더 많은 가벼운 에너지를 수집하는 역할을하는 경고하는 안테나 단백질 (LHCI)입니다. 이렇게 형성된 광 시스템 I- 장기 농축 안테나 단백질 복합체 (PSI-LHCI)는 총 16 개의 단백질, 155 개의 엽록소, 35 개의 카로티노이드 등을 함유하는 분자량 600 kDa를 갖는 거대한 분자이다. 이 복합체에 포함 된 수많은 엽록소 분자는 광 에너지의 고효율 흡수 및 전이를위한 최적의 배열을 가지고 있으며, 최적의 배열은 단백질 분야에서 실현된다.
광 시스템에서 고효율 흡수 및 광 에너지의 전달 메커니즘을 명확히하기 위해서는이 복합체의 3 차원 위쳐 3 슬롯 모드를 명확히해야한다. 지금까지 많은 연구자들은이 복합체의 결정화와 결정 위쳐 3 슬롯 모드를 분석하려고 노력했으며, 이스라엘 연구원들이보고 한 3.3 Å는 가장 높은 해상도를 달성했습니다.

<예비 효과>
광합성은 높은 효율로 광 에너지를 흡수하고 활용합니다. 광 에너지의 고효율 사용 메커니즘을 이해하면 광합성의 메커니즘에 대한 이해를 제공 할뿐만 아니라 인공 광합성에서 빛 에너지 사용의 효율성을 향상시키는 데 중요한 통찰력을 제공 할 것입니다. 인공 광합성은 우리가 직면 한 에너지 및 환경 문제를 해결하는 데 중요한 접근법 중 하나입니다.
이 연구 결과는 광합성에서 광 에너지 활용 메커니즘을 설명하기위한 토대를 제공 할뿐만 아니라 다른 거대한 막 단백질의 결정 위쳐 3 슬롯 모드 분석에 대한 중요한 통찰력을 제공합니다.

이 연구는 제휴 과학 연구를위한 교육, 문화, 스포츠, 과학 및 기술의 특별 홍보 연구 보조금의 지원으로 수행되었습니다.

<게시 된 종이 정보>
종이 이름 : "식물의 에너지 전달 경로를위한 구조적 기초 psi-lhci supercomplex"
"식물에서 에너지 전달의 구조적 기초 psi-lhci supercomplexes"게시 된 잡지 :과학저자 : Xiaochun Qin, Michihiro Suga, Tingyun Kuang, Jian-Ren Shen

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위쳐 3 슬롯 모드 Natural Sciences 대학원 (과학)
신 케진 교수
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위와 같은
Suga Rinhiro 조교수
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(팩스 번호) 086-251-8502

<grossary>
[1] thylakoid 멤브레인
시아 노 박테리아 및 엽록체에 존재하는 생물학적 막 중 하나이며 광합성이 명확하게 수행되는 곳입니다. thylakoid 막에는 광 에너지 흡수 및 전달, 전자 전달 및 Photosystem II 및 Photosystem I과 같은 물-고정 반응과 관련된 막 단백질 복합체가 있습니다.

[2] 막 단백질
세포막과 같은 다양한 생물학적 막에서 발견되는 소수성 단백질 및 수용성 단백질과 달리 물에 용해 될 수 없습니다. 따라서, 다양한 계면 활성제를 사용하여 생물학적 막을 가용화함으로써 막 단백질을 정화하고 결정화해야한다.

[3] 감소 전력
산화 감소 반응에서 전자를 공급하고 다른 화합물을 감소시키는 것을 감소 ​​제라고합니다. 산화 감소 전위는 환원제의 능력을 평가하는 데 사용되며이를 "환원 전력"이라고합니다. 광합성에서, 이산화탄소는 설탕으로 줄여야하며, 환원 전력은 NADPH라는 화합물이며, 광 에너지를 사용하여 Photosystem I에서 NADP를 사용합니다+