1997 Fiscal Year Annual Research Report
NADHによりフェレドキシンを還元する新規なエネルギー共役型膜蛋白質複合体の研究
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09640771
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
佐伯 和彦 大阪大学, 大学院・理学研究科, 講師 (40201511)
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| Keywords | 窒素固定 / NADH酸化還元酵素 / 光合成細菌 / rnf遺伝子 |
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| Research Abstract |
光合成細菌Rhodobacter capsulatusのrnfABCDEオペロン(rhodobacter nitrogen fixation)は、fdxN遺伝子周辺に同定された光照射下における窒素固定に必須な遺伝子群である。私達はrnfの産物が膜蛋白複合体を構成することを実験的に示すとともに、一次構造比較からその複合体が,プロトン輸送型NADHキノン酸化還元酵素の膜表在性部分とナトリウム輸送型NADHキノン酸化還元酵素の膜内在性部分の混成構造を持つ,エネルギー共役型NADHフェレドキシン酸化還元酵素であると予言している。今年度は、1)rnfおよび各種遺伝子の変異株についてジメチルスルホキシドを末端酸素受容体とする嫌気呼吸条件下でも成長能とRnf産物の発現を調べた。その結果、Rnf複合体は暗条件での窒素固定にも必須なこと、その機能は光化学反応で得られる還元力を単純にニトロゲナーゼ系に受け渡すのではないことが支持された。2)野性株とrnf変異株を偽窒素固定条件を含めた各種の条件で培養し、クロマトフォア膜を調製してEPR解析を行った。その結果RnfBないしはRnfC蛋白質の持つ鉄硫黄クラスターに由来すると考えられるg値1.84のシグナルを確認できた。3)大腸菌に存在するrnfホモローグに関してオペロン単位での発現実験を行った。宿主として大腸菌を用いた場合には過剰発現は致死効果を示した。Rhodobacterのニトロゲナーゼ遺伝子のプロモーターを利用した新規な発現ベクターに組み込んで、R.capsulatusのrnf遺伝子破壊株に導入しても窒素固定能は回復しなかった。現在、ランダム変異によって機能相補を行いうる構造の作出を試みている。
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[Publications] Kumagai H: "Membrane localization,topology,and mutual stabilization of the rnfABC gene products in Phodobacter capsulatus and implications for a new family of energy-coupling NADH oxidoreductases" Biochemistry. 36. 5509-5521 (1997)
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[Publications] Saeki K: "The rnf gene products in Rhodobacter capsulatus play an essential role in nitrogen fixation under dark DMSO-dependent anaerobic respiratory conditins" Archive of Microbiology. 375 (in press). (1998)
