… (Zhang et al., 2009）、Flv4とFlv2タンパク質の特性解析に深刻な問題を引き起こした。 当初、このような膜結合はSll0218タンパク質（4つの膜貫通ヘリックスを持つ膜タンパク質）を介して起こると推測されていたが、実際にはSll0218タンパク質は膜貫通ヘリックスを持つ膜タンパク質である。 しかし、Flv4 は Sll0218 タンパク質非存在下（D fl v2, D sll0218-19, D sll0218- 19/ fl ag – fl v4 mutant）でも膜画分にほぼ残存しており、そうでないことが判明した（データ未掲載）。 さらに、Sll0218タンパク質はFlv2/Flv4ヘテロダイマーとは独立に大きな膜複合体と結合している( 図4)。 最後に、膜サブフラクショナリーの二相分割法を修正することで、Sll0218タンパク質はチラコイド膜に局在し、その系のFlv4とFlv2は細胞膜に会合する傾向があることがわかった（図2D）。 後者の会合は、陽イオンに強く依存しているように見えた（図2Bおよび図2C）。 同様の挙動は、最近、別のSynechocystisタンパク質でも報告されたが、膜結合のメカニズムは不明であった（Carmel et al.） Flv2/Flv4ヘテロダイマーモデルと配列アラインメントに基づき、タンパク質表面にHis、Asp、Glu残基を含むいくつかの推定金属結合部位が認識された。 表面結合金属は、相同な構造にも見いだされた。 例えば、Synechococcus spのfl avodoxin-like domain (PDB ID: 3HLY) にはCa 2+、M. thermoacetica FprA (PDB ID: 1YCF, 1YCG, 1YCH) にはいくつかのZn 2+が表面で結合している (Silaghi-Dumitrescu et al., 2005)。 構造上の金属イオンは結晶化溶液に由来するが、金属結合残基のいくつかは保存されているか、我々のモデルで類似の残基に置換されている（オンラインの補足表2参照）。 これらの残基は、Flv2およびFlv4の陽イオン依存的な膜画分への結合に関与している可能性がある。 モデルの静電的表面電位の解析から、Flv4モノマーはFlv2モノマーよりも負に帯電した表面を持ち（図8B）、表面上に推定される金属結合部位を多く含んでいる（オンラインの補足表2参照）。 分離用緩衝液に用いたカチオン濃度が実際の生理的条件よりもはるかに高いことを考慮すると（図2B〜2D）、in vivoでのFlv2/Flv4の膜への結合は一過性で可逆的である可能性がある。 また、細胞破砕時に Flv2/Flv4 が細胞膜に特異的に結合すること（図 2D）は、細胞膜の内 面が右側チラコイド膜よりも陰性であることから、その表面電荷と関連している可能性もある（Barber、 1982；Körnerら、1985）。 しかし、チラコイド膜の表面電荷は光合成中に劇的に変化し、Flv2/Flv4もチラコイド膜とのトランジット結合を媒介する可能性がある。 Sll0218タンパク質は、チラコイド膜の高分子量複合体に明確に局在していた。 しかし、Sll0218タンパク質は、従来の二相分配システムにおいて、膜サブフラクションの奇妙な挙動は、Sll0218タンパク質がチラコイド膜に均一に分布していないことを示唆した。 Sll0218タンパク質は、PSIIの二量体よりもわずかに小さい大きな複合体として存在していることが示唆された。 また，PSII 二量体と PSII 単量体の比率の減少は，Sll0218 タンパク質欠損変異体（D sll0218-19 と D fl v4 ）でのみ起こり，D fl v2 では起こらなかった（図 5, 表 1）．これらの変異体では，PSII 二量体と PSII 単量体の比率は減少した． したがって、Sll0218 は、大気中 CO 2 レベルで形成される PSII 二量体の安定化において、シャペロンとして 機能している可能性があることが推測された。 PSII 複合体は、単量体および二量体として単離されているが (Rögner et al., 1987; Hankamer et al., 1997; Adachi et al., 2009) 、高等植物と同様にシアノバクテリアでも二量体として機能することが広く認められている (Hankamer et al., 2009)。 1999; Kuhl et al., 2000）、一方、単量体のPSIIは、PSIIの正常な組み立てと修復の中間体である可能性がある（Aro et al.） シアノバクテリアにおけるPSIIのin vivoでの二量体形成は、可溶化に洗剤を使用することやチラコイド複合体のin vitro解析のために疑問視されてきたが（Takahashi et al., 2009; Watanabe et al., 2009）、突然変異体のアプローチによる二量体形成の有力な証拠が得られている。 実際、PSIIのサブユニットであるPsbMとPsbTはモノマー界面に位置し、PSIIの適切な組み立てと修復に重要であることが示されている（Ohnishi and Takahashi, 2001; Iwai et al, 2004; Bentley et al, 2008）。 Sll0218タンパク質は、低CO 2条件下（すなわち大気圧レベル）でのみ発現することから、Sll0218タンパク質の有無によってPSII二量体の組み立てが異なると推測される（下記参照）。 光合成を最適化するためには、太陽エネルギーの吸収と化学エネルギーへの変換、および下流の代謝経路での利用を厳密に制御する必要があります。 シアノバクテリアのような水生光合成細菌にとって、CO 2 は不可欠な基質であるが、多くの場合、不足しがちである。 自然環境では、CO2が十分に供給されない場合、特に高い照射量と組み合わされると、光化学系に高い励起圧がかかり、光合成の速度が制限される（Huner, 1998）。 これに対処するため、シアノバクテリアでは、低酸素条件下で、リブロース-1,5-ビス-リン酸カルボキシラーゼ/オキシゲナーゼ周辺のCO 2濃度を高め、同時に環状電子流を誘導してATP生成を増加させるいくつかのCO 2濃縮機構が大きく誘導されています（Kaplan and Reinhold, 1999; Giordano et al, 2005; Badger et al, 2006; Price et al, 2008でレビュー）。 マイクロアレイおよびプロテオミクス研究により、低CO 2刺激機構が明らかにされた (Wang et al., 2004; Eisenhut et al., 2007; Battchikova et al., 2010) が、オペロン sll0217-19 ( fl v4- fl v2 ) も含み、誘導性CO 2濃縮機構遺伝子と同様に強く制御されることが明らかになった。 また、fl v2 と fl v4 遺伝子は高い光応答性を有している (Hihara et al., 2001; Zhang et al., 2009)。 fl v4 と fl v2 の不活性化変異体は、大気圧 CO 2 条件下で PSII の光阻害に高い感受性を示した (Zhang et al., 2009)。 さらに、このオペロンの発現に関する我々の最近の研究から、このオペロン fl v4- fl v2 が小制御 RNA によって厳密に制御されていることが明らかになった (M. Eisenhut, J. Georg, S. Klähn, I. Sakurai, H. Silén, P. Zhang, W.R. Hess, and E.-M., 2009)。 Aro, 未発表データ）。 このようなfl v4- fl v2オペロンのアンチセンスRNAによる強い誘導と制御は、大気中CO濃度や高濃度の環境下でPSIIを保護することが観察されたことと合わせて、PSIIを…＜5075＞。