2018 Fiscal Year Annual Research Report
Analyses of blue light response ofphotolyase/cryptochrome superfamily
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16K07321
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
山元 淳平 大阪大学, 基礎工学研究科, 講師 (90571084)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 構造機能相関 / DNA修復 / 光受容 / DNA認識 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、(6-4)光回復酵素のDNA基質認識に関与するアミノ酸側鎖の新規機能について明らかにした。光回復酵素において広範に保存されているアルギニン側鎖は、DNA結合において、損傷部位のリン酸骨格との静電相互作用ならびに損傷隣接塩基とのCH-π相互作用に関与していることを実験的ならび計算科学的手法により新規に明らかにした。このアミノ酸側鎖は光回復酵素では保存されているものの、同じタンパク質ファミリーを形成するクリプトクロムではヒスチジン側鎖に置き換わっていた。そこで、光回復酵素のアルギニン側鎖をヒスチジンに置き換えた変異体を調製したところ、大幅なDNA結合能の低下が観測された。このことから、光回復酵素・クリプトクロムタンパク質ファミリーにおける機能分化の一因が、１つのアミノ酸側鎖にあることを示した。
また、光回復酵素の光応答反応の一つである「光活性化」において、タンパク質表面近傍に存在するトリプトファン側鎖の周辺環境がタンパク質内部に存在するFAD補酵素の光応答に大きな影響を与えることを明らかにした。光回復酵素とクリプトクロムの光応答能の本質的な違いを調べるため、過去に報告した植物由来(6-4)光回復酵素の結晶構造を精査したところ、光活性化に関与することが知られているトリプトファン側鎖の近傍に結晶水が含まれており、分子動力学計算による予試験の結果、この水分子はタンパク質中に安定に保持されること、および水分子と相互作用するアミノ酸側鎖を欠失させた変異体では水分子が大きく摂動することがわかった。そこで、このアミノ酸側鎖変異体を調製し、FAD光活性化を検討したところ、活性型FADの形成が大幅に阻害された。本研究内容は、現在論文投稿中である。
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[Journal Article] Coulomb and CH-π interactions in (6-4) photolyase-DNA complex dominate DNA binding and repair abilities2018
Author(s)
Yuma Terai, Ryuma Sato, Takahiro Yumiba, Ryuhei Harada, Kohei Shimizu, Tatsuya Toga, Tomoko Ishikawa-Fujiwara, Takeshi Todo, Shigenori Iwai, Yasuteru Shigeta, Junpei Yamamoto
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Journal Title
Nucleic Acids Research
Volume: 46
Pages: 6761-6772
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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