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光依存型酵素の構造改変による新規光反応への機能変換

Research Project

Project/Area Number 13J02354
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field 植物分子生物・生理学
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

山本 治樹  大阪大学, 蛋白質研究所, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥4,320,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords光合成細菌 / 酵素 / クロロフィル合成 / 光合成 / クロロフィル / シアノバクテリア
Outline of Annual Research Achievements

今年度はアメリカ、インディアナ大学の分子細胞生物学科Carl Bauer教授の研究室において研究活動に従事した。主に1)クロロフィリド還元酵素の2つの異なる還元反応の触媒機構の解析、2)B12結合型転写制御因子AerRの生理学的な解析について研究を行った。
1)光合成細菌Rhodobacter capsulatusの持つクロロフィリドa還元酵素(COR)は本来の活性以外に、触媒部位近傍のビニル基を還元する活性を有することを最近報告したが、その2つの活性の連続反応をin vitroで再構成することに成功し、その結果からCORがこの反応をどのように触媒しているか解析を行った。その結果、これらの2種類の反応の順番や基質の特異性などを示すデータを得ることに成功した。これは酵素進化や酵素デザインの領域まで考察を広げる新規性の高い報告となり、8月にInternational Symposium on Photosynthetic Prokaryoteにおいてポスター発表を行った。また現在これらの結果をまとめ論文投稿の準備を行っている。
2)光合成細菌R. capsulatusでは光合成システムやヘム、カロテノイドの生合成に関わる遺伝子の制御にAerRと言う転写制御因子が関わる。最近、AerRがビタミンB12を結合することが報告され、B12が光受容体として機能している可能性が示唆された。私はB12の生体内での機能に焦点を当て、in vivoでのAerRの挙動をウェスタンブロットにより検出を行い、解析を行った。それにより、AerRは細胞内の状況に応じて2種類の大きさに変化することが分かった。これらの変化は光条件や酸素濃度には依存せず、AerRの発現量に依存することが示唆される。大腸菌を用いた発現の比較から、これら2種類の大きさのタンパク質はAerRのN末端側の一部欠失により起こる可能性が高い。今後は正確な切断箇所を解析するとともに、2種類のAerRについてB12結合性やその活性について解析を進めていく。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2015 2014 2013 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] インディアナ大学(米国)

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Journal Article] Rhodobacter sphaeroides mutants overexpressing chlorophyllide a oxidoreductase of Blastochloris viridis elucidate functions of enzymes in late bacteriochlorophyll biosynthetic pathways2015

    • Author(s)
      Y. Tsukatani, J. Harada, J. Nomata, H. Yamamoto, Y. Fujita, T. Mizoguchi, H. Tamiaki
    • Journal Title

      Sci. Rep.

      Volume: 5 Issue: 1 Pages: 9741-9741

    • DOI

      10.1038/srep09741

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Loss of cytochrome C_m stimulates cyanobacterial heterotrophic growth in the dark2015

    • Author(s)
      Hiraide, Y., Oshima, K., Fujisawa, T., Uesaka, K., Hirose, Y., Tsujimoto, R., Yamamoto, H., Okamoto, S., Nakamura, Y., Terauchi, K., Omata, T., Ihara, K., Hattori, M. and Fujita, Y.
    • Journal Title

      Plant and Cell Physiology

      Volume: 57 Issue: 2 Pages: 334-345

    • DOI

      10.1093/pcp/pcu165

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Reconstitution of a sequential reaction of two nitrogenase-like enzymes in the bacteriochlorophyll biosynthetic pathway of Rhodobacter capsulatus2014

    • Author(s)
      Haruki Yamamoto, Mina Kato, Kaori Yamanashi and Yuichi Fujita
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 448 Issue: 2 Pages: 200-205

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2014.04.087

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] An unexpectedly branched biosynthetic pathway for bacteriochlorophyll b capable of absorbing near-infrared light2013

    • Author(s)
      Yusuke Tsukatani, Haruki Yamamoto, Jiro Harada, Taichi Yoshitomi, Jiro Nomata, Masahiro Kasahara, Tadashi Mizoguchi, Yuichi Fujita, and Hitoshi Tamiaki
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 3 Issue: 1 Pages: 1217-1217

    • DOI

      10.1038/srep01217

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Completion of biosynthetic pathways for bacteriochlorophyll g in Heliobacteriun modesticaldum : The C8-ethylidene group formation2013

    • Author(s)
      Yusuke Tsukatani, Haruki Yamamoto, Tadashi Mizoguchi, Yuichi Fujita, Hitoshi Tamiaki
    • Journal Title

      Biochimica et Biophysica Acta

      Volume: 1827 Issue: 10 Pages: 1200-1204

    • DOI

      10.1016/j.bbabio.2013.06.007

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Biochemical analysis of two sequential catalytic activities of chlorophyllide a oxidoreductase from Rhodobacter capsulates2015

    • Author(s)
      Haruki Yamamoto, Tadashi Mizoguchi, Yusuke Tsukatani, Hitoshi Tamiaki, Genji Kurisu, and Yuichi Fujita
    • Organizer
      International Symposium on Photosynthetic Prokaryotes 2015
    • Place of Presentation
      Tubingen, Germany
    • Year and Date
      2015-08-02
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] クロロフィリドa 還元酵素の2種類の還元反応の解析2015

    • Author(s)
      山本治樹、加藤美奈、溝口正、山梨香緒里、民秋均、栗栖源嗣、藤田祐一
    • Organizer
      第56回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      東京農業大学
    • Year and Date
      2015-03-16 – 2015-03-18
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 光合成色素合成に関わるニトロゲナーゼ類似酵素2014

    • Author(s)
      山本治樹
    • Organizer
      日本光合成学会若手の会 第11回セミナー
    • Place of Presentation
      立命館大学
    • Year and Date
      2014-12-06 – 2014-12-07
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] バクテリオクロロフィル生合成系におけるニトロゲナーゼ類似酵素連続反応の再構成2014

    • Author(s)
      山本治樹、加藤美奈、山梨香緒里、藤田祐一
    • Organizer
      第5回日本光合成学会大会
    • Place of Presentation
      近畿大学
    • Year and Date
      2014-05-30 – 2014-05-31
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] The activity of dark-operative protochlorophyllide reductase is regulated by RNA-editing in response to the light environment in black pine Pinus thunberyii2013

    • Author(s)
      Haruki Yamamoto, Junko Kusumi, and Yuichi Fujita
    • Organizer
      The 16th International Congress of Photosynyhesis
    • Place of Presentation
      St Louis, USA
    • Year and Date
      2013-08-06
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] NifM-independent assembly of the cyanobacterial Fe-protein2013

    • Author(s)
      Haruki Yamamoto and Yuichi Fujita
    • Organizer
      The 18 th International Congress on Nitrogen Fixation
    • Place of Presentation
      Miyazaki, Japan
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] NifM非依存的なニトロゲナーゼ還元コンポーネントFe-proteinの機能発現2013

    • Author(s)
      山本治樹、藤田祐一
    • Organizer
      ラン藻の分子生物学2013
    • Place of Presentation
      上総、日本
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Remarks] 在籍研究室HP

    • URL

      http://www.protein.osaka-u.ac.jp/crystallography/LabHP/Home.html

    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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