Bacterial Oxygen Sensing Mechanism: Structure and Function Relationships of Sensor Proteins

• Project/Area Number: 18K14384
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 38030:Applied biochemistry-related
• Research Institution: Tokyo University of Science (2019-2020); Ibaraki University (2018)
• Principal Investigator: Kitanishi Kenichi 東京理科大学, 理学部第一部化学科, 助教 (90815482)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 酸素 / 酸化還元 / 鉄 / ヘムエリスリン / センサー / c-di-GMP / ヒスチジンキナーゼ / レスポンスレギュレーター / 酸素センサー

Outline of Final Research Achievements

Using bioinfomatics analysis, two sensor proteins containing hemerythrin domain were identified. I characterized these sensor proteins using spectroscopic, crystallographic and biochemical techniques. Based on these data, I discuss the structure and function relationships of these sensor proteins associated with bacterial oxygen sensing.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究結果より、微生物のセンサータンパク質におけるヘムエリスリンドメインの役割の一端を解明することができた。そして、微生物における新たな酸素センシングモデルを提唱することができた。また、本研究の対象であるセンサータイプのヘムエリスリンに加えて、病原菌由来の新たなセンサータンパク質の同定にもつながった。

Research Products

• [Journal Article] Identification and Characterization of a Redox Sensor Phosphodiesterase from Ferrovum sp. PN-J185 Containing Bacterial Hemerythrin and HD-GYP Domains (2020)
  • Author(s): Kitanishi, K., Igarashi, J., Matsuoka, A., Unno, M.
  • Journal Title: Biochemistry Volume: 59 Issue: 8 Pages: 983-991
  • DOI: 10.1021/acs.biochem.0c00021
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 緑膿菌由来の酸素結合タンパク質マイクロヘムエリスリンの構造解析 (2021)
  • Author(s): 南本晃希、北西健一、海野昌喜
  • Organizer: 2020年度量子ビームサイエンスフェスタ
• [Presentation] 病原菌由来の新しいガスセンサータンパク質の同定 (2019)
  • Author(s): 北西健一、味澤梨香、下仲基之
  • Organizer: 第92回日本生化学会大会
• [Presentation] Characterization of Oxygen and Redox Sensing Histidine Kinases (2018)
  • Author(s): Kenichi Kitanishi, Masaki Unno
  • Organizer: XXth International Conference on Oxygen Binding and Sensing Proteins
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 東京理科大学
  • URL: https://www.tus.ac.jp/academics/teacher/p/index.php?7149
• [Remarks] 東京理科大学
  • URL: https://www.tus.ac.jp/fac_grad/p/achievement.php?7149