２４時間周期で揺らぐタンパク質の制御機構

• Project Area: Molecular Science of Fluctuations toward Biological Functions
• Project/Area Number: 23107730
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: 寺内 一姫 立命館大学, 生命科学部, 准教授 (70444370)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000); Fiscal Year 2012: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2011: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
• Keywords: 生物時計 / シアノバクテリア

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、シアノバクテリア時計タンパク質KaiCの機能に重要な周期的な揺らぎを生み出す構造要因を探索し、その機能解析にもとづいて、生物時計発振メカニズムを明らかすることを目指した。KaiCは類似した2つの構造(CIおよびCII部分)で構成され、6分子のKaiCがリング状に集合した六量体を形成する。CII領域にはリン酸化部位やATP結合ドメインが局在する。C末端領域は、KaiAやKaiBが結合するとされる分子表面近傍に配置され、KaiAの結合による構造変化を通してリン酸化やATPase活性が促進されると考えられる。
C末端領域欠失した変異タンパク質を用いてリン酸化とATPase活性を測定した結果およびKaiAとKaiBとの相互作用解析の結果、C末端領域は特にリン酸化制御において重要であることが示唆された。また、C末端領域に結合するKaiAの解析にも踏み込んだ。あるアミノ酸残基変異株は、KaiCのC末端領域に結合しリン酸化促進機能はもつものの、生物時計再構成においては機能しないという性質が明らかとなった。KaiAの機能はリン酸化の促進と考えられているが、生物時計発振メカニズムにおいては他の機能も検討する必要があることが示唆された。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Tracking and visualizing the circadian ticking of the cyanobacterial clock protein KaiC in solution (2011)
  • Author(s): Murayama et al.
  • Journal Title: The EMBO Journal Volume: 30 Issue: 1 Pages: 68-78
  • DOI: 10.1038/emboj.2010.298
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Periodic conformational changes in cyanobacterial clock proteins (2013)
  • Author(s): Oyama K. et al.
  • Organizer: 第6回BKCバイオインフォマティクスシンポジウム 「生命進化と水」
  • Place of Presentation: 立命館大学ＢＫＣエポック立命２１、滋賀県
  • Year and Date: 2013-01-29
  • Invited
• [Presentation] Analysis of dynamics in cyanobacterial clock proteins (2012)
  • Author(s): Oyama K. et al.
  • Organizer: 新学術領域研究「揺らぎと生体機能」 第6回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 京都テレサ、京都府
  • Year and Date: 2012-12-05
• [Presentation] シアノバクテリア時計タンパク質の揺らぎ制御 (2012)
  • Author(s): 寺内一姫
  • Organizer: 合同公開シンポジウム「ゆらぎと水－生命のエネルギーと機能の分子機構を探る」
  • Place of Presentation: 大阪ガーデンパレス、大阪府
  • Year and Date: 2012-09-14
• [Presentation] In vivo reconstitution of circadian system by heterologously expression of the cyanobacterial Kai proteins in Escherichia coli (2012)
  • Author(s): Abe S. et al.
  • Organizer: 14th Interanational Symposium on Phototorophic Prokaryotes
  • Place of Presentation: Proto, Portugal
  • Year and Date: 2012-08-07
• [Presentation] A synthetic approach to elucidate the role of a transcription-translation feedback loop in the circadian system of the cyanobacterial clock proteins (2012)
  • Author(s): Abe S. et al.
  • Organizer: Eighth International Workshop on Supramolecular Nanoscience of Chemically Programmed Pigments
  • Place of Presentation: 立命館大学ＢＫＣエポック立命２１、滋賀県
  • Year and Date: 2012-06-23
• [Presentation] Biochemical characterization of the redox-sensor protein LdpA involved in the cyanobacterial circadian clock (2012)
  • Author(s): Hamamatsu Y. et al.
  • Organizer: Eighth International Workshop on Supramolecular Nanoscience of Chemically Programmed Pigments
  • Place of Presentation: 立命館大学ＢＫＣエポック立命２１、滋賀県
  • Year and Date: 2012-06-23
• [Presentation] シアノバクテリア時計タンパク質KaiCの動態解析 (2012)
  • Author(s): 大山克明 et al.
  • Organizer: 第59回日本生化学会近畿支部例会
  • Place of Presentation: 京都大学宇治キャンパス、京都府
  • Year and Date: 2012-05-19
• [Presentation] A SYNTHETIC APPROACH FOR GENERATION OF A CIRCADIAN SYSTEM BY PRODUCTION OF THE CYANOBACTERIAL KAI PROTEINS IN ESCHERICHIA COLI
  • Author(s): Abe S. et al.
  • Organizer: The 5th international symposium on Molecular Science ofFluctuations towards Biological Functions.
  • Place of Presentation: Nara Todaiji Culture Center，Nara
• [Presentation] The Cyanobacterial Circadian Oscillator Composed of Three Kai Proteins
  • Author(s): Terauchi K.
  • Organizer: The 5th international symposium on Molecular Science of Fluctuations towards Biological Functions.
  • Place of Presentation: Nara Todaiji Culture Center, Nara
  • Invited
• [Presentation] 時計タンパク質が刻む24時間
  • Author(s): 寺内一姫
  • Organizer: 岡崎統合バイオセミナー
  • Place of Presentation: 分子科学研究所, 愛知県
  • Invited
• [Book] 「生命科学１」タンパク質と生物時計 (2012)
  • Author(s): 寺内一姫
  • Publisher: コロナ社