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ラダラン脂質の高歪み骨格を構築する生合成マシナリーの構造基盤の解明

Publicly Offered Research

Project AreaCreation of Complex Functional Molecules by Rational Redesign of Biosynthetic Machineries
Project/Area Number 17H05444
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 InstitutionTottori University

Principal Investigator

永野 真吾  鳥取大学, 工学研究科, 教授 (60286440)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Keywords脂質 / 生合成 / アナモックス / ラジカルSAM酵素 / 脂肪酸 / 結晶構造解析 / 窒素代謝 / 結晶構造 / 生体分子 / 酵素 / X線結晶構造解析
Outline of Annual Research Achievements

アンモニアを嫌気的に酸化するアナモックス菌は、ユニークな梯子状疎水基を持つラダラン脂質を産生する。この梯子構造は大きな歪みを持つ4員環を複数持つため、化学合成は困難であり、その生合成マシナリーには複雑骨格機能分子の創成につながる重要な構造基盤が備えられている。ラダラン脂質の梯子構造を生合成するメカニズムの大部分は未解明であるが、アシルキャリアータンパク質(ACP)に結合した前駆体がフィトエン不飽和化酵素によって多価不飽和化され、さらにSAM依存性メチル化酵素(SAM MTase)やラジカルSAM酵素(RS酵素)が梯子構造を構築すると提案されている。本研究ではアナモックス菌のラダラン脂質生合成に関与すると推定されるSAM MTaseの結晶構造を1.7Å分解能で決定した。また、同じくラダラン脂質の生合成の鍵酵素と推定されるRS酵素の大量発現を行い、嫌気的な条件で鉄-硫黄クラスターを再構成した。再構成した鉄-硫黄クラスターが4Fe4S型であることをEPRスペクトルで確認した。さらに、このRS酵素はアミノ酸配列からコバラミン結合部位を持つと推定されているため、コバラミンの再構成の条件検討を行い、ほぼ定量的にコバラミンを再構成することができた。RS酵素の結晶化条件の再検討の結果、3.7Å分解能の回折を確認できる単結晶を得た。フィトエン不飽和化酵素の大腸菌による発現条件検討を網羅的に進めた結果、大量発現は可能であったが、大部分がsoluble aggregateとして得られたため、発現系の再検討が必要である。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (49 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (47 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Structural insights into a key step of brassinosteroid biosynthesis and its inhibition2019

    • Author(s)
      Keisuke Fujiyama, Tomoya Hino, Masahiro Kanadani, Bunta Watanabe, Hyoung Jae Lee, Masaharu Mizutani, Shingo Nagano
    • Journal Title

      Nature Plants

      Volume: 印刷中

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      Tomoya Hino, Haruka Hamamoto, Hirokazu Suzuki, Hisashi Yagi, Takashi Ohshiro and Shingo Nagano
    • Journal Title

      J. Biol. Chem.

      Volume: 292 Issue: 38 Pages: 15804-15813

    • DOI

      10.1074/jbc.m117.788513

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-12-27  

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