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Molecular mechanism of the supramolecular machinery involved in biosynthesis of labile iron-sulfur clusters

Research Project

Project/Area Number 24570148
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Functional biochemistry
Research InstitutionSaitama University

Principal Investigator

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

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) FUKUYAMA Keiichi  大阪大学, 工学(系)研究科, 招聘研究員 (80032283)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2012: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords鉄硫黄タンパク質 / 鉄硫黄クラスター / 生合成 / マシナリー / 分子生物学
Outline of Final Research Achievements

Biological assembly of iron-sulfur (Fe-S) clusters is mediated by complex systems consisting of multiple proteins. In this study, we have characterized two distinct systems called the ISC and SUF machineries in Escherichia coli. We found that modification of the isoprenoid biosynthetic pathway in E. coli can offset the indispensability of the Fe-S cluster biosynthetic systems and show that the resulting Δisc Δsuf double mutants can grow without detectable Fe-S cluster cluster containing proteins. We constructed and characterized a series of mutants and found hitherto unrecognized roles of some ISC components. We also determined the first crystal structure of the E. coli SufBCD complex that functions in the SUF machinery as a scaffold for the de novo Fe-S cluster assembly.

Report

(5 results)
  • 2015 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2014 Research-status Report
  • 2013 Research-status Report
  • 2012 Research-status Report
  • Research Products

    (46 results)

All 2016 2015 2014 2013 2012 Other

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (40 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 3 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Novel features of the ISC machinery revealed by characterization of Escherichia coli mutants that survive without iron-sulfur clusters2016

    • Author(s)
      Naoyuki Tanaka, Miaki Kanazawa, Keitaro Tonosaki, Nao Yokoyama, Tomohisa Kuzuyama, Yasuhiro Takahashi
    • Journal Title

      Molecular Microbiology

      Volume: 99 Issue: 5 Pages: 835-848

    • DOI

      10.1111/mmi.13271

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  • [Journal Article] Functional Dynamics Revealed by the Structure of the SufBCD Complex, a Novel ATP-binding Cassette (ABC) Protein That Serves as a Scaffold for Iron-Sulfur Cluster Biogenesis.2015

    • Author(s)
      Hirabayashi K, Yuda E, Tanaka N, Katayama S, Iwasaki K, Matsumoto T, Kurisu G, Outten FW, Fukuyama K, Takahashi Y, Wada K.
    • Journal Title

      Journal of Biological Chemistry

      Volume: 290 Issue: 50 Pages: 29717-29731

    • DOI

      10.1074/jbc.m115.680934

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  • [Journal Article] Response of FeeS cluster assembly machinery of Escherichia coli to mechanical stress in a model of amino-acid crystal fermentation2015

    • Author(s)
      Satoshi Okutani, Takayoshi Iwai, Shintaro Iwatani, Kiyoshi Matsuno, Yasuhiro Takahashi, Toshiharu Hase
    • Journal Title

      J. Biosci. Bioeng.

      Volume: 未定 Issue: 3 Pages: 287-293

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2015.01.011

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  • [Journal Article] The Radical S-Adenosyl-L-methionine Enzyme QhpD Catalyzes Sequential Formation of Intra-protein Sulfur-to-Methylene Carbon Thioether Bonds2015

    • Author(s)
      Tadashi Nakai, Hiroto Ito, Kazuo Kobayashi, Yasuhiro Takahashi, Hiroshi Hori, Motonari Tsubaki, Katsuyuki Tanizawa, and Toshihide Okajima
    • Journal Title

      J. Biol. Chem.

      Volume: 未定 Issue: 17 Pages: 11144-11166

    • DOI

      10.1074/jbc.m115.638320

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    • Author(s)
      金澤美秋、田中尚志、松嶋夢叶、高橋康弘
    • Organizer
      第10回日本ゲノム微生物学会年会
    • Place of Presentation
      東京工業大学 大岡山キャンパス(東京都)
    • Year and Date
      2016-03-04
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      高橋康弘
    • Organizer
      BMB2015(第38回分子生物学会年会・第88回生化学会大会合同大会)
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2015-12-01
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      田中 尚志、金澤 美秋、外崎 敬太郎、葛山 智久、高橋 康弘
    • Organizer
      BMB2015(第38回分子生物学会年会・第88回生化学会大会合同大会)
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2015-12-01
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    • Author(s)
      外崎 敬太郎、田中 尚志、金澤 美秋、高橋 康弘
    • Organizer
      BMB2015(第38回分子生物学会年会・第88回生化学会大会合同大会)
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2015-12-01
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      外崎敬太郎、田中尚志、高橋康弘
    • Organizer
      第14 回微生物研究会
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      明治大学生田キャンパス(神奈川県川崎市)
    • Year and Date
      2015-10-31
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      金澤美秋、田中尚志、高橋康弘
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      第14 回微生物研究会
    • Place of Presentation
      明治大学生田キャンパス(神奈川県川崎市)
    • Year and Date
      2015-10-31
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  • [Presentation] 大腸菌の鉄硫黄クラスター生合成欠損 株の解析から新たに判明したISCマシ ナリーの特性2015

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      金澤美秋、田中尚志、高橋康弘、葛山智久
    • Organizer
      日本遺伝学会第87回大会
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      東北大学川内北キャンパス(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2015-09-24
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  • [Presentation] Genetic and Biochemical Analysis of IscU, a Central Component of Fe-S Cluster Biosynthesis Machinery2015

    • Author(s)
      Naoyuki Tanaka, Miaki Kanazawa, Tomohisa Kuzuyama, and Yasuhiro Takahashi
    • Organizer
      RIKEN Symposium, “Metals in Biology” in Wako
    • Place of Presentation
      理化学研究所(埼玉県和光市)
    • Year and Date
      2015-06-16
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  • [Presentation] 鉄硫黄クラスター生合成系の新たな遺伝学的解析2015

    • Author(s)
      金澤美秋、田中尚志、高橋康弘
    • Organizer
      第12回21世紀大腸菌研究会
    • Place of Presentation
      琵琶湖グランドホテル・京近江(滋賀県大津市)
    • Year and Date
      2015-06-04
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  • [Presentation] イソプレノイド合成経路を代謝改変した大腸菌変異株における鉄硫黄クラスター生合成系の機能解析2015

    • Author(s)
      田中尚志、金澤美秋、葛山智久、朝井計、高橋 康弘
    • Organizer
      日本農芸化学会2015年度大会
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山県岡山市)
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-29
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  • [Presentation] 鉄硫黄クラスターの生合成を担うISCマシナリーの構造と遺伝学的解析2015

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      高橋康弘
    • Organizer
      大阪大学蛋白質研究所セミナー
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2015-03-05
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  • [Presentation] 大腸菌鉄硫黄クラスター生合成系におけるフェレドキシン(Fdx)の機能領域の解析2014

    • Author(s)
      外崎敬太郎、田中尚志、高橋康弘
    • Organizer
      日本農芸化学会関東支部2014年度支部大会
    • Place of Presentation
      埼玉大学(埼玉県さいたま市)
    • Year and Date
      2014-10-18
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  • [Presentation] 超好熱細菌Aquifex aeolicusの鉄硫黄クラスター生合成系:新規なIscS-IscU-[2Fe-2S]複合体の形成2014

    • Author(s)
      山川 誠, 岩永 朋子, 平林 佳, 和田 啓, 福山 恵一, 高橋 康弘
    • Organizer
      第87回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      京都国際会館(京都府京都市)
    • Year and Date
      2014-10-15 – 2014-10-18
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  • [Presentation] 鉄硫黄クラスター生合成系(ISCマシナリー)におけるIscUの構造変換の意義2014

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      田中 尚志, 松嶋 夢叶, 北村 整一, 和田 啓, 福山 恵一, 高橋 康弘
    • Organizer
      第87回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      京都国際会館(京都府京都市)
    • Year and Date
      2014-10-15 – 2014-10-18
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      山川 誠、岩永 朋子、平林 佳、和田 啓、高橋 康弘
    • Organizer
      平成26年度日本生化学会関東支部例会
    • Place of Presentation
      茨城大学(茨城県水戸市)
    • Year and Date
      2014-06-14
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  • [Presentation] 鉄硫黄クラスターの生合成におけるフェレドキシン(Fdx)の機能領域の解析2014

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      外崎 敬太郎、田中 尚志、高橋 康弘
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      平成26年度日本生化学会関東支部例会
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      茨城大学(茨城県水戸市)
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      2014-06-14
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  • [Presentation] 鉄硫黄クラスターの生合成を担うISCマシナリーの機能解析2014

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      田中 尚志、葛山 智久、高橋 康弘
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      平成26年度日本生化学会関東支部例会
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      茨城大学(茨城県水戸市)
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      2014-06-14
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  • [Presentation] Fe-S クラスターを持たなくても生存可能な大腸菌変異株を用いたFe-S クラスター生合成系の解析2014

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      田中 尚志、葛山 智久、高橋 康弘
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      第11回21世紀大腸菌研究会
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      岩手県盛岡市ホテル大観
    • Year and Date
      2014-06-05 – 2014-06-06
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  • [Presentation] イソプレノイド生合成系を改変した大腸菌における鉄硫黄クラスター生合成 系の解析2014

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      田中尚志、葛山智久、高橋康弘
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      第8回日本ゲノム微生物学会年会
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      東京農業大学(東京都)
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      湯田瑛樹、佐藤喬之、田中尚志、葛山智久、高橋康弘
    • Organizer
      第8回日本ゲノム微生物学会年会
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      東京農業大学(東京都)
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      横山奈央、野中ちひろ、田中尚志、葛山智久、朝井計、髙橋康弘
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      第8回日本ゲノム微生物学会年会
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      東京農業大学(東京都)
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      N. Tanaka1, T. Masako, K. Wada, K. Fukuyama, T. Kuzuyama, and Y. Takahashi
    • Organizer
      7th International Conference on Iron-Sulfur Cluster Biogenesis and Regulation
    • Place of Presentation
      University of South Carolina, USA
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      Kei Hirabayashi, Tomoko Iwanaga, Makoto Yamakawa, Naoyuki Tanaka, Keiichi Fukuyama, Yasuhiro Takahashi, and Kei Wada
    • Organizer
      7th International Conference on Iron-Sulfur Cluster Biogenesis and Regulation
    • Place of Presentation
      University of South Carolina, USA
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      平林 佳、長坂 雄太、佐藤 喬之、
片山 寿美枝、岩崎 憲治、福山 恵一、 高橋 康弘、和田 啓
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      第14回日本蛋白質科学会年会
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      ワークピア横浜(神奈川県)
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  • [Presentation] イソプレノイド生合成系を改変した大腸菌変異株における、鉄硫黄クラスター生合成系の機能解析2013

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      田中尚志、葛山智久、高橋康弘
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      第10回21世紀大腸菌研究会
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      ラフォーレ修善寺(静岡県)
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      野中ちひろ、横山奈央、田中尚志・葛山智久、朝井計、高橋康弘
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      2013 年度 グラム陽性菌ゲノム機能会議
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      筑波山江戸屋(茨城県)
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      坂本琴望、大橋由香里、塩田正晴、田中尚志、朝井計、高橋康弘
    • Organizer
      2013 年度 グラム陽性菌ゲノム機能会議
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      筑波山江戸屋(茨城県)
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      平林 佳, 長坂 雄太, 佐藤 喬之, 片山 寿美枝, 岩崎 憲治, 福山 恵一, 高橋 康弘, 和田 啓
    • Organizer
      第86回日本生化学会大会
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      パシフィコ横浜(神奈川県)
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      田中 尚志, 和田 啓, 福山 恵一, 葛山 智久, 高橋 康弘
    • Organizer
      第86回日本生化学会大会
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      パシフィコ横浜(神奈川県)
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      Yasuhiro Takahashi
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      International Mini-Symposium on Biochemistry and Bioinorganic Chemistry of the Nitrogenase Active Sites
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      名古屋大学 (愛知県)
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      田中尚志、横山奈央、野中ちひろ、坂本琴望、朝井計、葛山智久、高橋康弘
    • Organizer
      「細胞を創る」研究会 6.0
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      慶應義塾大学鶴岡(山形県)
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      葛西隆之、田中尚志、高橋康弘
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      東京電機大学(東京都)
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      東京電機大学(東京都)
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      東京電機大学(東京都)
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      福岡国際会議場
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Published: 2013-05-31   Modified: 2019-07-29  

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