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Attempts to create eukaryotic cells without mitochondria by engineering the iron-sulfur cluster biosynthesis systems

Research Project

Project/Area Number 17K19340
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Molecular and Genome biology and related fields
Research InstitutionSaitama University

Principal Investigator

Takahashi Yasuhiro  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (10154874)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 中井 由実  大阪医科大学, 医学部, 講師 (80268193)
Project Period (FY) 2017-06-30 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords鉄硫黄クラスター / ミトコンドリア / 生合成 / 出芽酵母
Outline of Final Research Achievements

The essential function in mitochondria and mitosomes is the biosynthesis of iron-sulfur (Fe-S) clusters by the mitochondrial ISC machinery. By contrast, another type of Fe-S cluster biosynthesis system is brought to the cytosol by horizontal gene transfer in the eukaryotic species that survives without mitochondria (Monocercomonoides sp.). In this study, we attempted to bypass the mitochondrial ISC machinery in Saccharomyces cerevisiae by engineering the Fe-S cluster biosynthesis systems. We expressed the components of the bacterial NIF machinery in yeast cytosol, and various conditions were examined to delete the entire ISC machinery. We found that some of the essential ISC components could be deleted, although some remained still essential.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、真核細胞における鉄硫黄(Fe-S)クラスターの生合成系ならびにその局在性を人為的に操作・改変することにより、ミトコンドリアにおける生合成系(ISCマシナリー)の必須機能をバイパスさせることを試みた。これをバイパスさせることができれば、ミトコンドリア全体をも欠失させることが可能になると期待したが、ISC成分の中には必須性を回避できないもの(NFS1)が存在することが判明した。

Report

(5 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2020 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (10 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (4 results)

  • [Journal Article] Biosynthesis of Sulfur-Containing Small Biomolecules in Plants2020

    • Author(s)
      Nakai Yumi、Maruyama-Nakashita Akiko
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 21 Issue: 10 Pages: 3470-3470

    • DOI

      10.3390/ijms21103470

    • NAID

      120007008021

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] Identification of IscU residues critical for de novo iron-sulfur cluster assembly2019

    • Author(s)
      Tanaka Naoyuki、Yuda Eiki、Fujishiro Takashi、Hirabayashi Kei、Wada Kei、Takahashi Yasuhiro
    • Journal Title

      Molecular Microbiology

      Volume: 112 Issue: 6 Pages: 1769-1783

    • DOI

      10.1111/mmi.14392

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      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Snapshots of PLP‐substrate and PLP‐product external aldimines as intermediates in two types of cysteine desulfurase enzymes2019

    • Author(s)
      Nakamura Ryosuke、Hikita Masahide、Ogawa Shoko、Takahashi Yasuhiro、Fujishiro Takashi
    • Journal Title

      The FEBS Journal

      Volume: 287 Issue: 6 Pages: 1138-1154

    • DOI

      10.1111/febs.15081

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Distinct roles for U-type proteins in iron-sulfur cluster biosynthesis revealed by genetic analysis of the Bacillus subtilis sufCDSUB operon2018

    • Author(s)
      Yokoyama Nao、Nonaka Chihiro、Ohashi Yukari、Shioda Masaharu、Terahata Takuya、Chen Wen、Sakamoto Kotomi、Maruyama Chihiro、Saito Takuya、Yuda Eiki、Tanaka Naoyuki、Fujishiro Takashi、Kuzuyama Tomohisa、Asai Kei、Takahashi Yasuhiro
    • Journal Title

      Mol Microbiol

      Volume: 107 Issue: 6 Pages: 688-703

    • DOI

      10.1111/mmi.13907

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    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 鉄硫黄クラスター生合成マシナリーのシステイン脱硫酵素のシクロセリンによる阻害機構の解明2020

    • Author(s)
      小川翔子、中村亮裕、小松茉里佳、引田理英、藤城貴史、高橋康弘
    • Organizer
      第93回日本生化学会大会
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  • [Presentation] 鉄硫黄クラスター生合成系における硫黄供給酵素のシステイン脱硫反応機構2019

    • Author(s)
      中村 亮裕、藤城 貴史、高橋 康弘
    • Organizer
      2019年度日本生化学会関東支部例会
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  • [Presentation] 2つの異なるグループに属するシステインデスルフラーゼに対する阻害剤の作用機構の解析2019

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      中村亮裕、小松茉里佳、小川翔子、國近航平、藤城貴史、高橋康弘
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      第92回日本生化学会大会
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  • [Presentation] 特殊な環境に生育する微生物由来の鉄硫黄クラスター生合成系の試験管内再構成の試み2019

    • Author(s)
      國近航平、藤城貴史、山川誠、和田啓、高橋康弘
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      第92回日本生化学会大会
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  • [Presentation] 鉄硫黄クラスターの生合成を担う IscUは ordered/disordered状態を遷移する必要がある2019

    • Author(s)
      田中尚志、佐藤紗希子、松嶋夢叶、金澤美秋、藤城貴史、和田啓、高橋康弘
    • Organizer
      第92回日本生化学会大会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 鉄硫黄クラスター生合成SUF-likeマシナリーにおける亜鉛依存型硫黄運搬タンパク質 SufUの構造と機能2019

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      藤城貴史、寺畑拓也、島田侑希乃、高橋康弘
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      第92回日本生化学会大会
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  • [Presentation] 鉄硫黄クラスター生合成系へ硫黄の供給を担うシステインデスルフラーゼの反応中間体のX線結晶構造解析2018

    • Author(s)
      中村亮裕、藤城貴史、小松茉里佳、高橋康弘
    • Organizer
      第91回日本生化学会大会
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  • [Presentation] 超好熱性細菌の鉄硫黄クラスター生合成タンパク質群のX線結晶構造解析2018

    • Author(s)
      國近航平、藤城貴史、山川誠、平林佳、岩永朋子、福山恵一、和田啓、高橋康弘
    • Organizer
      第91回日本生化学会大会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ピロリ菌の鉄硫黄クラスター生合成系 NIF マシナリーにおけるシステイン脱硫酵素 NifS の触媒反応機構の解明2017

    • Author(s)
      中村 亮裕、藤城 貴史、高橋 康弘
    • Organizer
      第17回日本蛋白質科学会年会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] The NIF machinery for iron-sulfur cluster biogenesis2017

    • Author(s)
      藤城 貴史、高橋 康弘
    • Organizer
      第17回日本蛋白質科学会年会
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      2017 Research-status Report
    • Invited
  • [Remarks] 分子統御研究室ホームページ

    • URL

      http://park.saitama-u.ac.jp/~tougyo/Home.html

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      2020 Annual Research Report
  • [Remarks] 分子統御研究室

    • URL

      http://park.saitama-u.ac.jp/~tougyo/Home.html

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      2019 Research-status Report
  • [Remarks] 埼玉大学 理工学研究科 分子統御研究室

    • URL

      http://park.saitama-u.ac.jp/~tougyo/Home.html

    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Remarks] 埼玉大学大学院 理工学研究科 分子統御研究室

    • URL

      http://park.saitama-u.ac.jp/~tougyo/Home.html

    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2017-07-21   Modified: 2022-01-27  

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