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Homeostasis of Early Transition Metals Regulated by Molybdenum Transport Protein

Publicly Offered Research

Project AreaIntegrated Biometal Science: Research to Explore Dynamics of Metals in Cellular System
Project/Area Number 22H04819
Research Category

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

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionOsaka Metropolitan University

Principal Investigator

藤枝 伸宇  大阪公立大学, 大学院農学研究科, 教授 (00452318)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywordsモリブデン貯蔵タンパク質 / モリブドプテリン / ニトロゲナーゼ / ポリオキソメタレート / Biometals / モリブデン輸送体
Outline of Research at the Start

モリブデンなどの周期表前半における遷移金属は酸素との親和性が高く、水中では硫酸などのオキソ酸に非常に類似した性質をしめす。そのため、亜鉛などの遷移金属に比べて、生体内での循環過程はより複雑化していることが予想される。本研究ではモリブデン貯蔵タンパク質(MoSto family)やモリブデン輸送体などを一気通貫的に分子解析し、生体内に存在する様々なオキソ酸とのセンシング機構を比較することで、これら関連タンパク質による前周期遷移金属のセンシング・取込放出挙動に伴う構造ダイナミクスを分子・原子レベルで体系的に明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

前周期遷移金属の内、モリブデンMo, タングステンW, バナジウムVは酵素活性中心として様々な機能を司っており、その生体内動態の詳細解明が望まれている。そこで、これらオキソ酸を結合・輸送・貯蔵するタンパク質を包括的に特性解析することによって、前周期遷移金属オキソ酸の動態を体系的に理解する。Mostoと呼ばれるモリブデン貯蔵タンパク質は、ヘテロ6量体構造をとり、中心に大きな空洞を持つ。この空洞内にモリブデン酸をポリオキソメタレート(POM)の状態で約150原子貯蔵し細胞内のモリブデン恒常性維持に貢献している。ゲノムデータベースからA. vinelandii DJ由来Mostoのαサブユニットに類似のホモログを検索し系統樹解析をしたところ、いくつかのグループに分類された。本研究ではそのうちの一つを発現精製し、結晶構造を決定したほか、Mostoホモログのオペロンを解析し、ATP結合カセット(ABC)トランスポーターを発見した。細菌は外界から獲得したタングステン酸を、この輸送体を通じて細胞質内へと運んでいることが知られている。特にタングステン酸に特異的に結合するとされるTupABCに相同性が高いことがわかった。そこで、オキソアニオン選択性に関する知見を得るため、TupAの単離と結晶化を試みた。TupAは結晶構造解析から単量体であることが推測され、2つのローブからなることがわかった。得られた結晶にタングステン酸を浸漬した結果、結合部位には、タングステンとそれを取り囲む4つの酸素原子が観察された。さらに、apo型とholo型での構造を比較したところ、2つのローブが開いているopen-formと閉じているclosed-formが観察され、タングステン酸の結合により構造変化が引き起こされることが予想された。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2023 2022

All Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Presentation] タングステン酸結合タンパク質における結合様式の解明2023

    • Author(s)
      清水奎多・中山千瑛・森田能次・藤枝伸宇
    • Organizer
      第23回日本蛋白質科学会年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Stereoselective Synthesis with Protein as Metal Ligands2022

    • Author(s)
      Nobutaka Fujieda
    • Organizer
      The 15th International Conference on Cutting-Edge Organic Chemistry in Asia
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Stereoselective Synthesis with Small Protein as Metal Ligands2022

    • Author(s)
      藤枝伸宇
    • Organizer
      錯体化学討論会シンポジウムS1
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 金属配位子としてのタンパク質2022

    • Author(s)
      藤枝伸宇
    • Organizer
      バイオメタルサイエンス
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Artificial Metalloenzymes with 2-His-1-carboxylate Facial Triads toward Stereoselective Michael Addition Reaction2022

    • Author(s)
      Ryusei Matsumoto, Saho Yoshioka, Yoshitsugu Morita, Nobutaka Fujieda
    • Organizer
      10th Asian Biological Inorganic Chemistry Conference
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Patent(Industrial Property Rights)] タンパク質によるタングステンの回収2023

    • Inventor(s)
      藤枝伸宇
    • Industrial Property Rights Holder
      大阪公立大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2023-132888
    • Filing Date
      2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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