光受容と化学物質受容を統合する新規光受容タンパク質MCP-PYPの構造機能解析

• Project/Area Number: 23K14152
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 43040:Biophysics-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 金 穂香 東京大学, 大学院総合文化研究科, 特別研究員 (10964166)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2024: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2023: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: PYP / 光受容タンパク質 / 走光性 / 走化性

Outline of Research at the Start

近年、機能未知の光受容タンパク質PYPに走化性受容体MCPが融合した新規の光受容タンパク質、MCP-PYPが最近に広く保存されていることがわかってきた。本研究では、このMCP-PYPの構造・機能解析を行うことで、MCP-PYPの分子機構、すなわち走化性の光制御機構を解明する。本研究は、実現すれば長年未知であった光受容タンパク質PYPの機能の理解を大きく前進させるのみならず、化学物質の輸送を光で制御可能な、新規の薬剤輸送システムの構築にも繋がると期待される。

Outline of Annual Research Achievements

2023年度は、光受容タンパク質PYPのシグナル伝達機構の多様性解明を目的とし、MCP-PYPの構造機能解析に向けた各種スクリーニング実験に取り組んだが、良質なサンプルを得ることができなかった。しかし、申請者が以前より同様な研究目的のもとで展開してきた、紫外光受容型PYPのシグナル伝達機構に関する研究において、相互作用タンパク質との複合体構造を２状態、相互作用タンパク質の立体構造を１状態決定することができた。さらに得られた情報から、相互作用に伴うダイナミックな構造変化を複数同定したことにより、これまで明らかでなかったPYPのシグナル伝達機構に関する理解を大きく進めることができた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

MCP-PYPに関する進捗は芳しくないものの、同様な研究目的のもとで展開している紫外光受容型PYPに関する計画が当初の計画以上に大きく進展したことから、本研究プロジェクト全体としては概ね順調に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

MCP-PYPに関しては、ホモログスクリーニングの幅を広げる形で発現条件の検討を継続する。さらに、機能解析で用いる生化学アッセイの条件検討をあらかじめ進めて行くこととする。紫外光受容体PYPについては、これまでに展開してきた構造解析に加え、機能解析にも着手し、複合体形成にともなる構造変化が、いまだ明らかでないPYPの生理機能にどのように影響するかを考察する。