植物自然免疫を担う活性酸素生成酵素の制御機構の構造生物学的解明

• Project Area: Signaling functions of reactive oxygen species
• Project/Area Number: 21117513
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo (2010); Yokohama City University (2009)
• Principal Investigator: 清水 敏之 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 教授 (30273858)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2010: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2009: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: 活性酸素 / Rboh / X線結晶解析 / EFハンド / カルシウム / Rac1

Research Abstract

活性酸素種は動植物を問わず重要な生理活性物質でありその生成は厳密に制御されている。本申請は植物の感染防御応答において中心的な役割を果たす膜タンパク質の活性酸素生成酵素(NADPH oxidase;イネではOsRbohB)に焦点をあて、動物食細胞のものとは異なる活性化機構を明らかにし、活性酸素生成の制御過程を原子レベルで明らかにすることを目的とする。イネ由来のOsRac1とOsrbohBの相互作用をタンパク質構造学的に解析するため、OsRaclの相互作用ドメインであるOsrbohBのN末端領域の立体構造を2.4Å分解能で明らかにした。OsrbohBはスワップする形でホモ二量体を形成していた。またOsrbohBはN末端領域に2つのEF-hand motif(EF1とEF2)をもつと予想されていたが、カルシウムが結合しているのはEF1のみであることが明らかとなった。さらにアミノ酸配列からは予想できないEF-hand様モチーフを2つ有していることが判明した。Rac1の結合領域は二量体化することで形成されるコイルドコイル領域であることが変異体実験およびNMR実験により判明した。
またRbohは細胞質側のEFハンド領域を含むN末端ドメインと、NADPHドメインとFADドメインから形成されるC末端ドメインが分子内の結合により活性が制御されていることが予想される。このため実際にN末端ドメインとC末端ドメインが相互作用をするかどうか調べたところ実際に相互作用することが判明した。

Research Products

• [Journal Article] The structure of the N-terminal regulatory domain of a plant NADPH oxidase and its functional implications (2010)
  • Author(s): Oda, et al.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. Volume: 285 Pages: 1435-1445
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Expression, Purification and crystallization of Swi5 and the Swi5-Sfr1 complex from fission yeast (2010)
  • Author(s): Kuwabara, et al.
  • Journal Title: Acta Crystallogr. Volume: F66 Pages: 1124-1126
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal structure of human REV7 in complex with a human REV3 fragment and structural implication of the interaction between DNA polymerase ζ and REV1 (2010)
  • Author(s): Hara, et al.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. Volume: 285 Pages: 12299-122307
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Purification, crystallization and initial X-ray diffraction study of human REV7 in complex with a REV3 fragment. (2009)
  • Author(s): Hara, et al.
  • Journal Title: Acta Crysatallogr. F65 Pages: 1302-1305
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Purification, crystallization and initial X-ray diffraction study of the zinc-finger domain of zebrafish Nanos (2009)
  • Author(s): Hashimoto, et al.
  • Journal Title: Acta Crysatallogr. F65 Pages: 959-961
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural basis for novel interactions between human translesion synthesis polymerases and PCNA (2009)
  • Author(s): Hishiki, et al.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 284 Pages: 10552-10560
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Intrinsic Dynamics of Restriction Endonuclease EcoO109I Studied by Molecular Dynamics Simulations and X-Ray Scattering Data Analysis (2009)
  • Author(s): Oroguchi, et al.
  • Journal Title: Biophys.J 96 Pages: 2808-2822
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 細胞質から核内へのタンパク質輸送機構-核内輸送受容体(トランスポーチン)の構造生物学- (2010)
  • Author(s): 清水敏之
  • Organizer: 九州大学研究拠点形成プロジェクトP&P
  • Place of Presentation: 九州大学
  • Year and Date: 2010-01-28
• [Presentation] Structural Studies of Chromatin-related Proteins PAD4 and NML Recognizing Intrinsically Disordered Region (2009)
  • Author(s): Shimizu T
  • Organizer: Yokohama NMR workshop
  • Place of Presentation: Yokohama
  • Year and Date: 2009-11-12
• [Remarks]
  • URL: http://www.tsurumi.yokohama-cu.ac.jp/xtal/index.html