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生物時計再構成系の動的秩序探究

Publicly Offered Research

Project AreaDynamical ordering of biomolecular systems for creation of integrated functions
Project/Area Number 16H00784
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionRitsumeikan University

Principal Investigator

寺内 一姫  立命館大学, 生命科学部, 教授 (70444370)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2016: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywords概日時計 / 蛋白質 / 生物時計 / タンパク質
Outline of Annual Research Achievements

シアノバクテリアの生物時計は3つの時計タンパク質KaiA,KaiB,KaiCによって構成されている。3つのタンパク質が離合集散し、KaiCのリン酸化状態が約24時間周期で変動する。KaiAとKaiBはKaiCとの結合を周期的に変動させており,Kaiタンパク質これらとの複合体の形成は概日リズム形成に重要である。中心振動体として働くKaiCは、CIドメインとCIIドメインとよばれる2つのドメイン構造からなる。今回、六量体KaiCを構成する2つのリング構造を個別に精製し、それぞれのドメインの機能解析を実施した。精製タンパク質を用いて、リン酸化状態の解析およびゲル濾過クロマトグラフィーにより多量体構造変化を解析した。その結果、CIIリングがリン酸化修飾されることで、六量体から単量体に解離することを見出した。さらに、リン酸化されるアミノ酸残基を質量分析により同定したところ、KaiCの432番目に相当するスレオニン残基がCIIドメインでリン酸化されていることが明らかになった。一方、CIリングは常に安定な六量体を形成していることが確認できた。
さらに、温度変化によるKaiCのリン酸化変動を詳細に解析した。KaiCは4°Cにおいては、リン酸化状態は上昇し、30°Cにおいては低下することが知られている。そこで、4°Cから30°Cにおける温度範囲でのリン酸化の変動を解析した。リン酸化状態は10°Cを境に、それ以下の温度では上昇し、それ以上の温度では低下した。一方、CIIリングでは、温度が高くなるほど、リン酸化状態は大きく変動することが明らかになった。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Phosphorylation at Thr432 induces structural destabilization of the CII ring in the circadian oscillator KaiC2018

    • Author(s)
      Oyama K., Azai C., Matsuyama J., Terauchi K.
    • Journal Title

      FEBS Lett

      Volume: 592 Issue: 1 Pages: 36-45

    • DOI

      10.1002/1873-3468.12945

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Soft X-ray imaging of cellular carbon and nitrogen distributions in heterocystous cyanobacteria2018

    • Author(s)
      Takahiro Teramoto, Chihiro Azai, Kazuki Terauchi, Masashi Yoshimura, Toshiaki Ohta
    • Journal Title

      Plant Physiology

      Volume: - Issue: 1 Pages: 52-61

    • DOI

      10.1104/pp.17.01767

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] BN-PAGE analysis of cyanobacterial clock protein KaiC2017

    • Author(s)
      寺内一姫, 大山克明, 浅井智広
    • Journal Title

      Electrophoresis Letters

      Volume: 61 Issue: 2 Pages: 107-110

    • DOI

      10.2198/electroph.61.107

    • NAID

      130006207343

    • ISSN
      2189-2628, 2189-2636
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Isolation of cyanobacterial mutants exhibiting growth defects under microoxic conditions by transposon tagging mutagenesis of <i>Synechocystis</i> sp. PCC 68032017

    • Author(s)
      K. Terauchi, R. Sobue, Y. Furutani, R.Aoki, Y.Fujita
    • Journal Title

      The Journal of General and Applied Microbiology

      Volume: 63 Issue: 2 Pages: 131-138

    • DOI

      10.2323/jgam.2016.08.004

    • NAID

      130006770752

    • ISSN
      0022-1260, 1349-8037
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Conversion between two conformational states of KaiC is induced by ATP hydrolysis as a trigger for cyanobacterial circadian oscillation.2016

    • Author(s)
      K. Oyama, C. Azai, K. Nakamura, S. Tanaka, K. Terauchi
    • Journal Title

      Sci. Rep.

      Volume: 6 Issue: 1 Pages: 32443-32443

    • DOI

      10.1038/srep32443

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Destabilization of the CII hexameric ring by phosphorylation in the cyanobacterial circadian oscillator KaiC2018

    • Author(s)
      Katsuaki Oyama, Chihiro Azai, Jun Matsuyama, Kazuki Terauchi
    • Organizer
      新学術領域研究「動的秩序と機能」 第6回国際シンポジウム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] シアノバクテリア時計タンパク質KaiC のCIドメインのATPase 活性に依存した2状態変換2017

    • Author(s)
      大山克明、浅井智広、田中俊、中村香織、寺内一姫
    • Organizer
      第58回 日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学(鹿児島県・鹿児島市)
    • Year and Date
      2017-03-18
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Cyanobacterial clock protein KaiA: Biochemical analyses with ion exchange and gel filtration chromatography2017

    • Author(s)
      Kazuki Terauchi
    • Organizer
      動的秩序第5回国際シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都・目黒区)
    • Year and Date
      2017-01-21
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 時計タンパク質KaiCの探究2017

    • Author(s)
      寺内一姫
    • Organizer
      藍藻の分子生物学2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ブルーネイティブ電気泳動による時計タンパク質KaiCの動的構造解析2017

    • Author(s)
      寺内一姫
    • Organizer
      第68回日本電気泳動学会総会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Conformational change by phosphorylation and ATP hydrolysis in the cyanobacterial circadian oscillator KaiC2017

    • Author(s)
      Katsuaki Oyama, Chihiro Azai, Kazuki Terauchi
    • Organizer
      日本生物物理学会第55回年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Conversion between two hexameric states of KaiC for cyanobacterial circadian oscillation2016

    • Author(s)
      K. Oyama, C. Azai, K. Nakamura, S. Tanaka, K. Terauchi
    • Organizer
      IGER International Symposium on Biological Rhythms
    • Place of Presentation
      名古屋大学(愛知県・名古屋市)
    • Year and Date
      2016-11-11
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2016-04-26   Modified: 2018-12-17  

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