オーレオクロームによる光情報受容と転写調節機構研究の新展開

• Project Area: Environmental sensing of plants: Signal perception, processing and cellular responses
• Project/Area Number: 23120517
• 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: Osaka University
• Principal Investigator: 久冨 修 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (60231544)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2012: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2011: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: 転写因子 / LOVドメイン / bZIPドメイン / DNA結合タンパク質 / 光形態形成 / 生物物理 / ナノマシン / 光スイッチ / 発現制御

Outline of Annual Research Achievements

オーレオクローム(AC1)について分子メカニズムを解析し、光情報受容と転写調節に関する以下のような成果を得た。
１．LOVドメインの多様性と普遍性: 　LOVドメインの約15種のアミノ酸をに変異を与えることで、分光学的性質に影響を与える変異体を探索した。Gln317をLeuに置換することにより、吸収極大波長が短波長シフトすることを明らかにした。さらに、AC1翻訳領域全長（FL）、bZIP-LOV（ZL）およびLOVドメインのみ（LOV）からなる組換えタンパク質を作成して、光反応を調べた。いずれの組換えタンパク質でも、戻り反応の活性化エネルギーが約110kJ/molであることを示した。
２．流体力学的半径の解析：　AC1およびその変異体に関して、みかけの流体力学的半径（RHapp）を測定した。その結果、タンパク質の濃度とともにRHappが直線的に増大することが示唆されたため、複数の濃度においてRHappを測定し、濃度ゼロに外挿して真の流体力学的半径を求めた。FLおよびZLについては、光照射によりRHの増大が見られたが、LOVでは光条件による変化は観察されなかった。このことから、光照射によりFLおよびZLの構造が変化するこが示唆された。
３．最先端の生物物理学的解析：ZLおよびLOVについて円二色性（CD）およびサイズ排除クロマトグラフィー（SEC）測定を行い、光照射によりLOVドメインではαヘリックスが減少し、bZIP-linker部分ではαヘリックスが増加することを明らかにした。また、赤外分光分析等により、LOVドメインで生じた変化がN末側に伝搬し、AC1のグローバルな構造変化を引き起こすことが明らかになった。

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] Blue light-induced conformational changes in a light-regulated transcription factor, aureochrome-1 (2013)
  • Author(s): Hisatomi, O.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. Volume: 54 Issue: 1 Pages: 93-106
  • DOI: 10.1093/pcp/pcs160
  • NAID: 10031145653
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hematological- and Neurological-expressed Sequence 1 Gene Products in Progenitor Cells during Newt Retinal Development . (2012)
  • Author(s): Goto, Y.
  • Journal Title: Stem Cells International Volume: 2012 Pages: 1-5
  • DOI: 10.1155/2012/436042
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photoreactions of Aureochrome-1 (2011)
  • Author(s): T.Toyooka, O.Hisatomi, F.Takahashi, H.Kataoka, M.Terazima
  • Journal Title: Biophys.J. Volume: 100 Issue: 11 Pages: 2801-2809
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2011.02.043
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hydrogen bonding natures of water molecules in aqueous solutions of glycerol by Attenuated Total Reflection Infrared spectroscopy (2011)
  • Author(s): Kataoka, Y., Kitadai, N., Hisatomi, O., Nakashima, S.
  • Journal Title: Applied Spectroscopy Volume: 65 Issue: 4 Pages: 436-441
  • DOI: 10.1366/10-06183
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hematological-and Neurological-expressed Sequence 1 Gene Products in Progenitor Cells during Newt Retinal Development
  • Author(s): Goto, Y., Tokunaga, F., Hisatomi, O.
  • Journal Title: Stem Cells International Volume: (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Blue-light induced conformational change of a transcription factor, AUREO1 (2012)
  • Author(s): Osamu Hisatomi
  • Organizer: 日本生物物理学会第50回年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学(東山キャンパス)
  • Year and Date: 2012-09-22
• [Presentation] FTIR study of Aureochrome that possesses LOV domain at the C-terminus (2012)
  • Author(s): Shota Ito
  • Organizer: 日本生物物理学会第50回年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学(東山キャンパス)
  • Year and Date: 2012-09-22
• [Presentation] Blue-light induced conformational change of recombinant AUREO1 (2012)
  • Author(s): Osamu Hisatomi
  • Organizer: 15th International Conference on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas
  • Place of Presentation: Potsdam, Germany
  • Year and Date: 2012-06-05
• [Presentation] イモリの網膜再生に関与するbHLH型転写因子の解析 (2011)
  • Author(s): 古家景悟、久冨修
  • Organizer: 日本動物学会第82回大会
  • Place of Presentation: 旭川大雪クリスタルホール(北海道)
  • Year and Date: 2011-09-21
• [Presentation] Photoreaction of a light-regulated transcription factor, AUREO1 (2011)
  • Author(s): O.Hisatomi, K.Takeuchi, T.Murakami, F.Takahashi, H.Kataoka
  • Organizer: 日本生物物理学会第49回年会
  • Place of Presentation: 兵庫県立大学(兵庫県)
  • Year and Date: 2011-09-18
• [Presentation] Characterization of a light-regulated transcription factor, AUREO1, expressed in E.coli (2011)
  • Author(s): O.Hisatomi, T.Murakami, K.Furuya, F.Takahashi, H.Kataoka
  • Organizer: 5th Asia and Oceania Conference on Photobiology(AOCP2011)
  • Place of Presentation: Nara Prefectural New Public Hall(奈良県)
  • Year and Date: 2011-07-31
• [Presentation] DNA binding properties of a bHLH transcription factor fused with green fluorescent protein (2011)
  • Author(s): O.Hisatomi, K.Furuya
  • Organizer: 8^<th> International Congress of Comparative Physiology and Biochemistry (ICCPB2011)
  • Place of Presentation: Nagoya Congress Center(愛知県)
  • Year and Date: 2011-06-02
• [Remarks] 久冨グループの研究紹介
  • URL: http://gabriel.ess.sci.osaka-u.ac.jp/html/hisatomi/hisatomi-jp.html
• [Remarks]
  • URL: http://gabriel.ess.sci.osaka-u.ac.jp/html/hisatomi/hisatomi-jp.html