2016 Fiscal Year Annual Research Report
鉄硫黄クラスターの生合成を担うSufBCD複合体の作動機構の解明と阻害剤の開発
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15H04472
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
高橋 康弘 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (10154874)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福山 恵一 大阪大学, 工学研究科, 招へい研究員 (80032283)
和田 啓 宮崎大学, テニュアトラック推進機構, 准教授 (80379304)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 鉄硫黄タンパク質 / 鉄硫黄クラスター / 生合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の進行状況を以下にまとめる。
１）昨年度明らかにしたSufBとSufDのin vivo機能に重要な9残基のそれぞれをアラニンに置換した変異型SufBCD複合体を精製し、生化学的な解析によって、SufEからSufBへの硫黄転移反応に関与するシステイン残基を同定した。昨年度報告したSufBCD複合体の結晶構造によると、このシステインはSufBのβ-ヘリカルコアドメインのN末端側領域に位置しており、その近傍には他に５つの機能残基が集中していることが明らかになった。
２）SufBとSufDとの会合面にはin vivo機能に必須な3残基が集中しているが、二重・三重の変異を導入することによって、重要な3残基をさらに同定することができた。この会合面が鉄硫黄クラスターの新規形成部位として機能すると推定されるが、そのためにはSufB-SufDの会合面が解離する必要がある。今後、この点について検討を深める。
３）グラム陽性細菌のFe-Sクラスター生合成系は、大腸菌のSUFマシナリーとISCマシナリーのキメラタイプと予想され、成分の構成には顕著な違いがある。枯草菌のイソプレノイド生合成系を改変した上で、sufCDSUBオペロンについて遺伝学的な解析を進め、このオペロンにコードされるSUF様マシナリーが枯草菌で唯一のクラスター生合成系であること、オペロン内の5遺伝子はどれもその機能に必須であることを明らかにした。
４）大腸菌の変異株を利用してSUFマシナリーに特異的な阻害剤のin vivoスクリーニングを進めたが、大腸菌細胞内には多くの化合物が入りにくいことが分かった。枯草菌の変異株を用いたスクリーニングにスイッチして検討を進めている。
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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
昨年度報告したSufBCD複合体の結晶構造に基づいて種々の変異を導入し、in vivoとin vitroにおける解析を有機的に連携して、作動機構に関する理解を深めることができた。したがって、研究計画は概ね順調に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
SufBCD複合体の作動機構をより深く理解するためには、生理学的・生化学的な研究をさらに発展させる必要がある。今後は、大腸菌と枯草菌との間の比較についても解析を進め、それぞれの特性と普遍的なメカニズムの解明に努める。
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[Journal Article] A substrate-bound structure of cyanobacterial biliverdin reductase identifies stacked substrates as critical for activity2017
Author(s)
Haruna Takao, Kei Hirabayashi, Yuki Nishigaya, Haruna Kouriki, Tetsuko Nakaniwa, Yoshinori Hagiwara, Jiro Harada, Hideaki Sato, Toshimasa Yamazaki, Yoichi Sakakibara, Masahito Suiko, Yujiro Asada, Yasuhiro Takahashi, Ken Yamamoto, Keiichi Fukuyama, Masakazu Sugishima, and Kei Wada
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Journal Title
Nat. Commun.
Volume: 8
Pages: 1-10
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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