多段階の分子スイッチを備えた多成分複合体による鉄硫黄クラスター生合成機構の解明

• Project/Area Number: 18770084
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Structural biochemistry
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 和田 啓 Osaka University, 大学院・理学研究科, 特任研究員 (80379304)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000); Fiscal Year 2007: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2006: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
• Keywords: 鉄硫黄クラスター / X線結晶構造解析 / 変異導入 / SUFマシナリー / ATP分解酵素

Research Abstract

SUFマシナリーの機能の解明を目指し、生物種として大腸菌および好熱菌Sulfolobus tokodaii に注目した。大腸菌(Escherichia coli K12 MG1655)では6種の成分(SufABCDSE)、S. tokodaiiでは4種の成分(SufD' BCS)がゲノム上に存在している。本研究の目的であるSUFマシナリーの多成分複合体によるFe-Sクラスター合成機構および機能調節機構の解明に向けて、平成19年度は以下の項目を実施した。
1. SufDの機能解析
SufDの結晶構造に基づいて様々な部位に変異を導入し、in vivoのアッセイ系を用いた機能解析を行った。この結果、分子内部に完全に埋もれた活性残基を同定することができ、この機能には構造変化を伴うことを推定した。
2.多成分複合体のX線結晶構造解析と機能解析
大腸菌に由来するSufC/SufD複合体の結晶構造の決定に成功した。この構造に基づき複合体中のSufCに様々な変異を導入して、構造変化の有無をクロスリンク法により調べたところ、この複合体中のSufCはATP依存的にダイマーを形成することがわかった。このダイマー形成により、SufC/SufD複合体には大きな構造変化が起きることが強く示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Crystal Structures of CbiL, a Methyltransferase Involved in Anaerobic Vitamin B_<12> Biosynthesis, and its Complex with S-Adenosylhomocysteine : Implications for the Reaction Mechanism (2007)
  • Author(s): Kei Wada
  • Journal Title: FEBS Journal 274 Pages: 563-573
• [Journal Article] Crystal structures of γ-glutamyltranspeptidase from E. coli, a key enzyme in glutathione metabolism, and its reaction intermediate (2007)
  • Author(s): Toshihiro Okada
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 288 Pages: 2433-2439
• [Presentation] 鉄硫黄クラスターの生合成に関与する大腸菌SufC/SufD複合体の構造・機能解析 (2007)
  • Author(s): 和田 啓
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会・第80回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: パシフイコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 2007-12-11
• [Presentation] 鉄硫黄クラスターの生合成中間体、[2Fe-2S]IscUの非対称な三量体構造 (2007)
  • Author(s): 下村 喜充
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会・第80回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: パシフイコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 2007-12-11
• [Presentation] Crystal structures of y-glutamy ltranspeptidase in complexes with inhibitors and an analogue mimicking the transition state (2007)
  • Author(s): Kei Wada
  • Organizer: 2nd International Symposium on Diffraction structural Biology
  • Place of Presentation: Tower Hall Funabori (東京)
  • Year and Date: 2007-09-11
• [Presentation] Structural biology of the SUF machinery involved in iron-sulfur cluster biosynthesis (2007)
  • Author(s): Keiichi Fukuyama
  • Organizer: Biogenesis of Iron Sulfur proteins:Cluster Assembly and regulation
  • Place of Presentation: Villard-de-Lans(フランス)
  • Year and Date: 2007-07-10
• [Presentation] 鉄硫黄クラスターの生合成に関与する大腸菌SufCD複合体の構造解析 (2007)
  • Author(s): 和田 啓
  • Organizer: 第7回蛋白質科学会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター(仙台)
  • Year and Date: 2007-05-24
• [Presentation] 鉄硫黄クラスター合成における中間体形成部位, (2007)
  • Author(s): 下村 喜充
  • Organizer: 第7回蛋白質科学会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター(仙台)
  • Year and Date: 2007-05-24