2021 Fiscal Year Annual Research Report
Visualization of supersulfur molecules based on the structural biology
| Project Area | Life Science Innovation Driven by Supersulfide Biology |
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| Project/Area Number |
21H05260
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| Research Institution | University of Miyazaki |
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Principal Investigator |
和田 啓 宮崎大学, 医学部, 准教授 (80379304)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 良和 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (20374225)
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| Project Period (FY) |
2021-09-10 – 2026-03-31
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| Keywords | 超硫黄分子 / X線結晶構造解析 / クライオ電子顕微鏡解析 / 鉄硫黄クラスター / グルタチオン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、超硫黄分子種がもつ立体構造およびタンパク質への結合様式を原子レベルで可視化することである。タンパク質との相互作用によって初めて顕在化する超硫黄分子の活性化状態、例えば分子内双極子モーメントや超原子価状態による触媒反応などを捉え、立体化学をベースに生理学的な意義に迫る。タンパク質と協働して機能する超硫黄分子の可視化を目指し、システインを生合成材料としている二つの系「鉄硫黄クラスター 生合成系」および「グルタチオン代謝系」に加え、超硫黄分子の結合タンパク質にも着目する。X線結晶構造解析(電子密度解析)およびクライオ電顕解析(原子電荷粒子解析)を併用することで、タンパク質内でインタクトな超硫黄分子構造を明らかにする。
[1] 鉄硫黄クラスタ-生合成系における超硫黄体分子補足：SufS-SufE複合体は、システインから硫黄を引き抜く反応を触媒する。SufS-SufE複合体の硫黄引き抜き活性のアラニン定量による活性測定法を確立した。
[2 ]グルタチオン代謝系における超硫黄体分子補足：超硫黄システインを認識することが予想されるグルタチオン分解酵素の発現精製を進めた。大腸菌、枯草菌、ヒトに由来するグルタイオン分解酵素の発現系を作製し、それぞれを精製した。
[3] 超硫黄代謝に関わる酵素群の探索：生体内で存在が見つかったオクタサルファーの分解酵素を探索した結果、オクタサルファーを結合する可能性がある酵素を見出すことができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本課題では、二つの系「鉄硫黄クラスター生合成系」および「グルタチオン代謝系」での超硫黄化合物の可視化を目指している。上記、[1]は鉄硫黄クラスター生合成系、[2]はグルタチオン代謝系の成果であり、概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
X線結晶構造解析 およびクライオ電子顕微鏡解析を併用によりインタクトな超硫黄分子の立体構造を明らかにする。そのために以下の項目の実施を目指す。
・鉄硫黄クラスタ-生合成において超硫黄供給体として機能するSufS-SufE複合体をもちいて、アポSufBCD複合体に超硫黄を効率よく充填する系を確立する。
・鉄硫黄クラスター合成の超硫黄分子結合型コア複合体に関して、クライオ電子顕微鏡解析像の構造解析を進める。
・グルタチオン分解酵素の超硫黄認識機構の解明に向けて、超硫黄型システインを酵素的に合成する。
・超硫黄分子(オクタサルファー)結合タンパク質を同定、性状解析を進める。
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