呼吸鎖電子伝達系を構成する酵素複合体シトクロムｂｄの構造および機能解析

• Project/Area Number: 15J40158
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Structural biochemistry
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 仲庭 哲津子 大阪大学, 蛋白質研究所, 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 呼吸鎖電子伝達系 / シトクロム末端酸化酵素 / 構造生物学 / 結晶構造解析 / 電子伝達系 / 呼吸鎖複合体 / 膜タンパク質

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題は呼吸鎖複合体であるシトクロム bd の結晶構造を明らかにし、酸素の少ない低酸素 (微好気) 条件下で特異的に作用するメカニズムの解明を目指すものである。
申請者は精力的にシトクロム bd複合体結晶の分解能の向上に努めていた。その矢先、シトクロム bd の結晶構造決定が欧州のグループよりなされ、栗栖教授との話合いの結果、今後のキャリア形成に向け前向きな方針修正を行った。初年度途中より、緑藻が持つ新規なアンテナタンパク質（SCP）の結晶構造解析を中心的に進めることとなった。SCP は膜タンパク質であり、シトクロム bd 複合体と同様に結晶の高分解能化を課題としている。そこで、申請者はシトクロム bd 複合体で培った手法をフルに適応し、SCP 結晶の分解能の向上を目指した。その結果、本申請期間内にX線回折測定において回折像の最高到達点が 20 オングストローム分解能から 4.8 オングストローム分解能の高分解能化に導いた。本最終年度では、2 年めに引き続き SCP の再結晶化法による高分解能化と SCP の高純度化を目的とした再構成法の確立を行った。さらに平行して、本申請課題で進めていたシトクロム bd 複合体の 5.2 オングストローム分解能のフルデータの収集にも成功し、構造精密化後に既存の構造と比較した。モデル分子は、すでに結晶構造が報告されたシトクロム bd 分子を用い、分子置換法により初期位相の決定を行った。得られた初期位相を用いて、精密化および構造構築を進め、既知のシトクロム bd との構造比較を行ったところ、新たな構造知見を見出すことは出来なかった。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A substrate-bound structure of cyanobacterial biliverdin reductase identifies stacked substrates as critical for activity (2017)
  • Author(s): Haruna Takao, Kei Hirabayashi, Yuki Nishigaya, Haruna Kouriki, Tetsuko Nakaniwa, Yoshinori Hagiwara, Jiro Harada, Hideaki Sato, Toshimasa Yamazaki, Yoichi Sakakibara, Masahito Suiko, Yujiro Asada, Yasuhiro Takahashi, Ken Yamamoto, Keiichi Fukuyama, Masakazu Sugishima, and Kei Wada
  • Journal Title: Nat. Commun. Volume: 8 Issue: 1 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1038/ncomms14397
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Identification of Protein Kinase CK2 Inhibitors using Solvent Dipole Ordering Virtual Screening. (2015)
  • Author(s): Isao Nakanishi, Katsumi Murata, Naoya Nagata, Masakuni Kurono, Takayoshi Kinoshita, Misato Yasue, Takako Miyazaki, Yoshinori Takei, Shinya Nakamura, Atsushi Sakurai, Nobuko Iwamoto, Keiji Nishiwaki, Tetsuko Nakaniwa, Yusuke Sekiguchi, Akira Hirasawa, Gozoh Tsujimoto, and Kazuo Kitaura.
  • Journal Title: Eur. J. Med. Chem. Volume: 96 Pages: 396-404
  • DOI: 10.1016/j.ejmech.2015.04.032
  • Peer Reviewed
• [Presentation] CK 2α1-hemateinの結合を変化させる間接的要因 (2017)
  • Author(s): 露口 正人、平澤 明、仲庭 哲津子、櫻井 淳史、仲西 功、木下 誉富
  • Organizer: 2017年度 日本薬学会年会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県、仙台市）
  • Year and Date: 2017-03-24
• [Presentation] CK2a1-hemateinの結合を変化させる間接的要因 (2017)
  • Author(s): 露口正人、平澤明、仲庭哲津子、櫻井淳史、仲西功、木下誉富
  • Organizer: 第17回日本蛋白質科学会年会
• [Presentation] タイプ１型光合成反応中心のX線結晶構造解析 (2017)
  • Author(s): 伏見こころ、仲庭哲津子、武藤梨沙、安田亜矢、安藤俊介、田中秀明、大岡宏造、栗栖源嗣
  • Organizer: 光合成細菌セミナー
• [Presentation] 深所型緑藻における新規光合成アンテナの再構成法の確立 (2017)
  • Author(s): 仲庭哲津子、Ratana Charoenwattanasatien、乗岡尚子、東田怜、山野奈美、狩野竜一、藤原健太郎、大滝宏代、田中秀明、藤井律子、栗栖源嗣
  • Organizer: 光合成細菌セミナー
• [Presentation] K2α2の高分解能X線結晶構造解析 (2016)
  • Author(s): 露口 正人、仲庭 哲津子、仲西 功、木下 誉富
  • Organizer: 日本結晶学会平成28年度年会
  • Place of Presentation: 茨城県県民文化センター（茨城県、水戸市）
  • Year and Date: 2016-11-17
• [Presentation] Crystal structure of CK2α2 in the new crystal form. (2016)
  • Author(s): Masato Tsuyuguchi, Tetsuko Nakaniwa, Isao Nakanishi, Takayoshi Kinoshita
  • Organizer: 8th International Conference on Protein Kinase CK2
  • Place of Presentation: Germany（Homburg）
  • Year and Date: 2016-09-06
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] His160のコンホメーション変化とhemateinによるATP非拮抗型CK2α1阻害の関係 (2016)
  • Author(s): 露口 正人、平澤 明、仲庭 哲津子、櫻井 淳史、仲西 功、木下 誉富
  • Organizer: 第16回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場（福岡県、福岡市）
  • Year and Date: 2016-06-07
• [Presentation] CK2 サブタイプ間で異なる四環性化合物の阻害作用機序の解明 (2015)
  • Author(s): 露口 正人、平澤 明、仲庭 哲津子、櫻井 淳史、仲西 功、木下 誉富
  • Organizer: 日本結晶学会平成27年度年会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学（大阪府堺市）
  • Year and Date: 2015-10-17
• [Presentation] tructural basis for producing CK2α1-specific inhibitors: Crystal structures of hematein with CK2α1 and CK2α2 (2015)
  • Author(s): 露口 正人、平澤 明、仲庭 哲津子、櫻井 淳史、仲西 功、木下 誉富
  • Organizer: 日本薬学会構造活性相関シンポジウム
  • Place of Presentation: 新潟日報メディアシップ（新潟県新潟市）
  • Year and Date: 2015-09-27
• [Presentation] CK2サブタイプ間で異なるhemateinの阻害作用メカニズムの解明 (2015)
  • Author(s): 露口 正人、平澤 明、仲庭 哲津子、櫻井 淳史、仲西 功、木下 誉富
  • Organizer: 第15回日本タンパク質科学会年会
  • Place of Presentation: 徳島市あわぎんホール（徳島県徳島市）
  • Year and Date: 2015-06-24