2018 Fiscal Year Research-status Report
Structural biochemistry of translation-related proteins from pathogenic bacteria
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16K05859
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
柳沢 達男 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 上級研究員 (10450420)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 翻訳 / バイオテクノロジー / 翻訳後修飾 / タンパク質 / 非天然型アミノ酸 / アミノアシルtRNA合成酵素 / tRNA / ケミカルバイオロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
翻訳因子EF-Pは細菌由来のL字型のタンパク質で、プロリンが連続する配列（プロリンストレッチ）で起こる遺伝暗号翻訳（タンパク質合成）の停滞を解消する。EF-Pの機能にはL字先端にあるLys34にβリジンが付加修飾されることが非常に重要である。一方βリジル化に関わる酵素群は大腸菌、サルモネラ菌、赤痢菌など細菌全体の３割弱にしか存在せず、残り７割以上の細菌には存在しない。研究代表者等は髄膜炎菌感染症の原因菌である髄膜炎菌由来のEF-Pに着目して髄膜炎菌から内在性のEF-Pを精製分析したところL字先端のArg32がラムノシル化修飾されていること、翻訳停滞を回復させる活性にはArg32のラムノシル化修飾が重要であること、EF-PおよびArg32は髄膜炎菌の生存に不可欠であることが判明した（Yanagisawa et al., PLoS ONE,2016）。本課題では髄膜炎菌由来EF-P、EarP、およびEF-P/EarP複合体の結晶構造を原子レベルで解明、Arg32ラムノシル化に重要なアミノ酸残基、およびEF-P/EarPの結合様式を明らかにした（Sengoku et al., Nat.Chem.Biol., 2018）。最終的には病原性細菌由来のEF-Pなどもふくめ、EF-Pの翻訳後修飾や関連タンパク質のネットワークの全貌を解き明かすと共にタンパク質合成の効率化を本研究の目的とする。またEF-PやEF-P翻訳後修飾に関わるタンパク質は腸内細菌、常在細菌に悪影響を及ぼさずに特定の病原細菌のみを退治できる抗菌剤の開発に繋がると期待される。
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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
平成30年度はプロジェクト研究での雇用だったため科研費の研究課題に時間がかけられなかった。ただし研究は順調に進んでおり昨年度までに髄膜炎菌由来EF-Pのラムノシル化修飾酵素EarP、EarP/dTDPラムノースおよびEarP/EF-P/dTDPラムノース複合体の結晶構造解析に成功した。またEF-Pの結合活性、EF-Pラムノシル化修飾活性に重要なアミノ酸残基を同定すると共に、反応に適切なラムノースのコンフォメーションをMD計算により推定し、反転を伴うラムノシル化の新たな反応メカニズムを提唱した（Sengoku et al., Nat.Chem.Biol., 2018）
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| Strategy for Future Research Activity |
EF-PとEF-P修飾酵素、またそれと相互作用する関連タンパク質を非天然型アミノ酸の導入系と光クロスリンク法を用いて探索し、関連する分子間ネットワークを明らかにする。非天然型アミノ酸導入法を利用して活性の増強やタンパク質合成の効率化を目指す。病原性細菌を含む他の細菌に関してもEF-Pの翻訳後修飾について解析すると共に、EF-PおよびEF-P修飾の感染性への寄与を調べ、新たな翻訳後修飾を発見した場合にはEF-PとEF-P修飾酵素複合体の結晶構造解析を試みる。
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| Causes of Carryover |
前年度はプロジェクト研究による雇用で科研費の研究課題にほとんど時間がかけられなかったため今年度の分を一部繰り越させて頂いた。本研究を論文および特許としてまとめるための実験に使用する一般実験試薬、また国内学会、国際学会への参加、論文投稿の費用等として使用する予定である。
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Research Products
(7 results)
