Structure changes of the novel ABC-type protein complex involved in the iron-sulfur cluster biosynthesis

• Project/Area Number: 25840023
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Structural biochemistry
• Research Institution: University of Miyazaki
• Principal Investigator: WADA Kei 宮崎大学, テニュアトラック推進機構, 助教 (80379304)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2014: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2013: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: 鉄硫黄クラスター / 結晶構造解析 / 立体構造 / 鉄硫黄蛋白質 / ABC蛋白質

Outline of Final Research Achievements

In this study, the quaternary structure of theSufB2-SufC1-SufD2 complex involved in Fe-S cluster biogenesis in which two SufC molecule are bound to the C-terminal domain of SufB/SufD was determined. The central domain of SufB and SufD possess the novel structural motif. Biochemical and physiological analyses based on the crystal structure provide unprecedented insights into the correlation of cluster assembly with the dynamic conformational change driven by ABC-ATPase activity. We propose a molecular mechanism of Fe-S cluster biogenesis for SufBCD complex.

Research Products

• [Journal Article] The crystal structure of isoniazid-bound KatG catalase-peroxidase from Synechococcus elongatus PCC7942 (2015)
  • Author(s): Kamachi S., Hirabayashi K., Tamoi M., Shigeoka S., Tada T., Wada K.
  • Journal Title: FEBS Journal Volume: 282(1) Issue: 1 Pages: 54-64
  • DOI: 10.1111/febs.13102
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Crystal structure of the catalase-peroxidase KatG W78F mutant from Synechococcus elongatus PCC7942 in complex with the antitubercular pro-drug isoniazid (2015)
  • Author(s): Kamachi S., Hirabayashi K., Tamoi M., Shigeoka S., Tada T., Wada K.
  • Journal Title: FEBS Letters Volume: 589(1) Issue: 1 Pages: 131-137
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2014.11.037
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The 2.2 A resolution structure of the catalase-peroxidase KatG from Synechococcus elongatus PCC7942. (2014)
  • Author(s): S. Kamachi, K. Wada, M. Tamoi, S. Shigeoka, T. Tada
  • Journal Title: Acta crystallographica. Section F, Structural biology communications Volume: 70 Issue: 3 Pages: 288-293
  • DOI: 10.1107/s2053230x14002052
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural basis for the electron transfer from an open form of NADPH-cytochrome P450 oxidoreductase to heme oxygenase (2014)
  • Author(s): M. Sugishima, H. Sato, Y. Higashimoto, J. Harada, K. Wada, K. Fukuyama, M. Noguchi
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. USA Volume: 111(7) Issue: 7 Pages: 2524-2529
  • DOI: 10.1073/pnas.1322034111
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Crystal structure of Bacillus subtilis γ-glutamyltranspeptidase in complex with acivicin: diversity of the binding mode of a classical and electrophilic active-site directed glutamate analogue (2014)
  • Author(s): T. Ida, H. Suzuki, K. Fukuyama, J. Hiratake, K. Wada
  • Journal Title: Acta Crystallogr. Volume: Section D70 Issue: 2 Pages: 607-614
  • DOI: 10.1107/s1399004713031222
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cysteine 295 indirectly affects Ni coordination of carbon monoxide dehydrogenase-II C-cluster. (2013)
  • Author(s): Takahiro Inoue, Kyosuke Takao, Takashi Yoshida, Kei Wada, Takashi Daifuku, Yasuko Yoneda, Keiichi Fukuyama, & Yoshihiko Sako.
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Researcr Communications Volume: 441 Issue: 1 Pages: 13-17
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.09.143
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structure and Reaction Mechanism of γ-Glutamyltranspeptidases (2013)
  • Author(s): 福山 恵一、和田 啓
  • Journal Title: Nihon Kessho Gakkaishi Volume: 55 Issue: 6 Pages: 340-344
  • DOI: 10.5940/jcrsj.55.340
  • NAID: 130003386011
  • ISSN: 0369-4585, 1884-5576
  • Peer Reviewed
• [Presentation] SUF マシナリーによる鉄硫黄クラスター生合成機構の構造・機能解析 (2015)
  • Author(s): 和田啓
  • Organizer: 蛋白研セミナー「嫌気蛋白質を対象とした構造・機能相関の現状」
  • Place of Presentation: 大阪大学蛋白質研究所（大阪府）
  • Year and Date: 2015-03-05
  • Invited
• [Presentation] 鉄硫黄クラスター合成を支える新規ABCタンパク質SufBCDのATP依存的構造変化 (2014)
  • Author(s): 平林佳、片山寿美枝、岩崎憲治、福山恵一、高橋康弘、和田啓
  • Organizer: 第87回 日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都府）
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [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)
  • Author(s): 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: 国立京都国際会館（京都府）
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [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: 国立京都国際会館（京都府）
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [Presentation] 鉄硫黄クラスターの生合成におけるSufBの機能残基の同定とその役割 (2014)
  • Author(s): 湯田瑛樹、佐藤喬之、田中尚志、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: 国立京都国際会館（京都府）
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [Presentation] 鉄硫黄クラスター生合成を担う多成分酵素マシナリーの構造学的研究 (2014)
  • Author(s): 和田啓
  • Organizer: 第38回 蛋白質と酵素の構造と機能に関する九州シンポジウム
  • Place of Presentation: レイクサイドホテル久山（福岡県）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
  • Invited
• [Presentation] Structural analyses of the two cysteine desulfurases from Aquifex aeolicus (2014)
  • Author(s): K. Hirabayashi, T. Iwanaga, M. Yamakawa, N. Tanaka, K. Fukuyama, Y. Takahashi, K. Wada
  • Organizer: International Union of Crystallography 23rd Congress and general assembly
  • Place of Presentation: International Union of Crystallography 23rd Congress and general assembly（モントリオール、カナダ）
  • Year and Date: 2014-08-05 – 2014-08-12
• [Presentation] Crystal structures of γ-glutamyltranspeptidase in complex with inhibitors (2014)
  • Author(s): K. Hirabayashi, T. Ida, S. Ri, H. Suzuki, K. Fukuyama, J. Hiratake, K. Wada
  • Organizer: International Union of Crystallography 23rd Congress and general assembly
  • Place of Presentation: International Union of Crystallography 23rd Congress and general assembly（モントリオール、カナダ）
  • Year and Date: 2014-08-05 – 2014-08-12
• [Presentation] 鉄硫黄クラスター合成を担う新規ABC蛋白質SufBCD複合体のATP依存的構造変化 (2014)
  • Author(s): 平林佳、片山寿美枝、岩崎憲治、福山恵一、高橋康弘、和田啓
  • Organizer: 第14回日本蛋白質科学会
  • Place of Presentation: ワークピア横浜（神奈川県）
  • Year and Date: 2014-06-25 – 2014-06-27
• [Presentation] 鉄硫黄クラスター合成に伴うSufBCD複合体の会合状態変換 (2013)
  • Author(s): 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: 平成25年度日本結晶学会年会
  • Place of Presentation: 熊本大学（熊本県）
• [Presentation] シアノバクテリア由来KatG－リガンド複合体の構造解析 (2013)
  • Author(s): 蒲池沙織、和田啓、田茂井政宏、重岡成、多田俊治
  • Organizer: 平成25年度日本結晶学会年会
  • Place of Presentation: 熊本大学（熊本県）
• [Presentation] シアノバクテリア由来FBP/SBPaseの結晶構造解析 (2013)
  • Author(s): 坂直樹、和田啓、北谷友也、多田俊治、田茂井政宏、重岡成
  • Organizer: 平成25年度日本結晶学会年会
  • Place of Presentation: 熊本大学（熊本県）
• [Presentation] 新たなABC蛋白質ファミリーに属する鉄硫黄クラスター生合成装置の構造・機能解析 (2013)
  • Author(s): 平林佳、田中尚志、福山恵一、高橋康弘、和田啓
  • Organizer: 第37回蛋白質と酵素の構造と機能に関する九州シンポジウム
  • Place of Presentation: ゆやど雲仙新湯(長崎県）
• [Presentation] 生体必須コファクターである鉄硫黄クラスター生合成系の構造・機能解析 (2013)
  • Author(s): 和田啓
  • Organizer: 第86回日本生化学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県）
  • Invited
• [Presentation] 鉄硫黄クラスター合成装置のダイナミックな構造変化 (2013)
  • Author(s): 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
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県）
• [Presentation] 鉄硫黄クラスター生合成系の中心成分IscUへの変異導入とin vivo機能解析 (2013)
  • Author(s): 田中尚志、和田啓、福山恵一、高橋康弘
  • Organizer: 第86回日本生化学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県）
• [Presentation] X-ray crystallographic analysis of a non-canonical cysteine desulfurase from the hyperthermophile, Aquifex aeolicus (2013)
  • Author(s): K. Hirabayashi, T. Iwanaga, M. Yamakawa, N. Tanaka, K. Fukuyama, Y. Takahashi, K. Wada
  • Organizer: International Conference on Iron-Sulfur Cluster Biogenesis and Regulation 2013
  • Place of Presentation: Univ. of South Carolina (コロンビア、米国)
  • Invited
• [Presentation] Structural basis of protein-protein interaction manners in the plant-type [2Fe-2S] Ferredoxin (2013)
  • Author(s): K. Hirabayashi, H. Kameda, Y. Takahashi, K. Fukuyama, K. Wada
  • Organizer: International Conference on Iron-Sulfur Cluster Biogenesis and Regulation 2013
  • Place of Presentation: Univ. of South Carolina (コロンビア、米国)
• [Presentation] Mutational analysis of IscU revealed novel functional residues (2013)
  • Author(s): N. Tanaka, T. Masako, K. Wada, K. Fukuyama, Y. Takahashi
  • Organizer: International Conference on Iron-Sulfur Cluster Biogenesis and Regulation 2013
  • Place of Presentation: Univ. of South Carolina (コロンビア、米国)
• [Remarks] 宮崎大学和田研究室ホームページ
  • URL: http://www.cc.miyazaki-u.ac.jp/keiwada/
• [Remarks] 宮崎大学和田研究室ホームページ
  • URL: http://www.cc.miyazaki-u.ac.jp/keiwada/