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藍色細菌生物時計分子装置の構造変化と時間発振の解明

Research Project

Project/Area Number 10J05904
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Biophysics
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

武藤 梨沙  名古屋大学, 遺伝子実験施設, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2010 – 2011
Project Status Completed (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords生物時計 / 藍色細菌 / 電子スピン共鳴 / 時計たんぱく質 / 時計タンパク質
Research Abstract

藍色細菌は生物時計を持つ唯一の原核生物である。藍色細菌生物時計分子装置は時計タンパク質KaiA、KaiB、Kaicで構成されており、それらのタンパク質が複合体形成を変化させることで時計を刻んでいると考えている。タンパク質の複合体がいつ形成され、どこで相互作用するかを検証することで、生物時計を原子レベルで解明できる。私は、KaiBに注目し、KaiBとKaiAの相互作用部位を同定し、KaiBの構造変化について解析を行った。
まず、KaiBにラジカルを持ったスピンラベル(MTSSL)を導入し電子スピン共鳴(ESR)法でKaiAやKaiCとの相互作用を調べた。スピンラベルを導入するためにCys残基導入KaiB変異体を25種類作製した。作製したKaiB変異体を精製し、それぞれにMTSSLを導入した。KaiAはC末端ドメインでKaiBと相互作用することがわかっている(Mutoh et al.,2010)。そこで準備したKaiB変異体のうち、18種類とKaiAのC末端ドメインタンパク質(KaiAc)と反応させたところ、2種類のKaiB変異体でESRスペクトルに大きな変化が認められた(KaiB_<E56c>、KaiB_<D57c>)。このうち、KaiB_<E56c>を用いてKaiA、KaiCと反応させたところ、KaiB-KaiA相互作用は反応開始後10時間目以降から起き始めることが分かった。
次に、KaiBの構造変化について検証した。KaiBの2つの2量体境界面と表面にそれぞれMSLを導入したところ、4℃でのESRスペクトルには、速い成分と遅い成分の二成分が含まれ、スペクトルは4℃では24時間保温しても変化しなかったが、40℃で24時間保温すると速い成分に収束した。一方、KaiBの表面にラベルを導入した変異体では、4℃でも40℃でもスペクトルは変化しなかった。したがって、KaiBの構造は温度によって2量体境界面で大きく変化すると考えられた(Mutoh et al.,2011)。

Report

(2 results)
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2011 2010 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (8 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Thermodynamically induced conformational changes of the cyanobacterial circadian clock protein KaiB2011

    • Author(s)
      Risa Mutoh, Hiroyuki Mino, Reiko Murakami, Tatsuya Uzumaki, Masahiro Ishiura
    • Journal Title

      Applied Magnetic Resonance

      Volume: 40 Issue: 4 Pages: 525-534

    • DOI

      10.1007/s00723-011-0228-2

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nonselective excitation of pulsed ELDOR using multi-frequency microwaves2011

    • Author(s)
      Yuki Asada, Risa Mutoh, Masahiro Ishiura, Hiroyuki Mino
    • Journal Title

      Journal of Magnetic Resonance

      Volume: 213 Issue: 1 Pages: 200-205

    • DOI

      10.1016/j.jmr.2011.09.034

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] スピンラベル法による藍色細菌時計タンパク質間相互作用部位の同定と構造変化の解析2011

    • Author(s)
      武藤梨沙
    • Organizer
      第50回電子スピンサイエンス学会年会(SEST2011)
    • Place of Presentation
      仙台国際センター
    • Year and Date
      2011-11-16
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Structural change and direct interaction between KaiA and KaiB revealer by SDSL-ESR analysis2011

    • Author(s)
      武藤梨沙
    • Organizer
      日本生物物理学会第49回年会
    • Place of Presentation
      兵庫県立大学
    • Year and Date
      2011-09-16
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Structural change of circadian clock protein KaiB2011

    • Author(s)
      Risa Mutoh
    • Organizer
      53^<rd> Annual Rocky Mountain Conference on Analytical Chemistry
    • Place of Presentation
      Snowmass Conference Center
    • Year and Date
      2011-07-26
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] PELDOR法による藍色細菌時計タンパク質KaiBの構造変化の解析2011

    • Author(s)
      武藤梨沙
    • Organizer
      第15回ESRフォーラム研究会
    • Place of Presentation
      キャンパスポート大阪
    • Year and Date
      2011-06-17
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 藍色細菌Kai時計タンパク質間相互作用の解析2010

    • Author(s)
      武藤梨沙
    • Organizer
      第49回電子スピンサイエンス学会年会(SEST2010)
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2010-11-12
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Protein interactions in the in vitro cyanobacterial Kai clock system revealed by ESR analysis2010

    • Author(s)
      武藤梨沙
    • Organizer
      Asia-Pacific EPR/ESR Symposium
    • Place of Presentation
      韓国・済州島
    • Year and Date
      2010-10-12
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 藍色細菌時計タンパク質の時間発振中の構造変化解析2010

    • Author(s)
      武藤梨沙
    • Organizer
      日本生物物理学会第48回年会
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2010-09-20
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] スピンラベル法による藍色細菌時計タンパク質間相互作用の解析2010

    • Author(s)
      武藤梨沙
    • Organizer
      第14回ESRフォーラム研究会
    • Place of Presentation
      山口大学
    • Year and Date
      2010-07-16
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Remarks] 受賞:SEST優秀発表賞、第50回電子スピンサイエンス学会年会(SEST2011)、仙台国際センター、2011年11月17日

    • URL

      http://www.sest.gr.jp/award-list.html

    • Related Report
      2011 Annual Research Report

URL: 

Published: 2010-12-03   Modified: 2024-03-26  

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