2017 Fiscal Year Annual Research Report
Construction of artificial blue light receptor for synthetic phototaxis of purple photosynthetic bacteria
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16K14907
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
浅井 智広 立命館大学, 生命科学部, 助教 (70706564)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 走光性 / 鞭毛モーター / LOV / CheA / ヒスチジンキナーゼ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、ヒスチジンキナーゼ活性をもつ青色光受容体の改変により、最近の鞭毛の回転を光で制御できる光受容体を創出することを主な目的としている。その改変型青色光受容体の異種発現により、紅色光合成細菌に人工的に走光性を付与し、光源に向かう正の走光性をもち、光合成を行いながらも恒常的に遊泳し続ける紅色光合成細菌の作製を目指している。
最終年度である平成29年度の研究では、青色光受容体タンパク質であるLOVタンパク質と、鞭毛モーターの回転を制御するヒスチジンキナーゼであるCheAのキメラ化を推し進めた。原子分解能の立体構造を比較することで、クラスIヒスチジンキナーゼのLOV-HKのDHpドメインと、クラスIIヒスチジンキナーゼであるCheAのP3ドメインにおいて、構造と機能の類似性を見出した。そこで、両ドメインを置き換える様にキメラタンパク質を設計したところ、発色団としてフラビン分子が結合したLOVドメインをもつ青色光受容体を創出することに成功した。精製タンパク質をもちいてLOVドメインの光変換能を解析したところ、LOVドメインとフラビンの間で光照射依存的なCysアダクトの形成を観測することができた。その基底状態への緩和時間はキメラ化につかったLOV-HKのLOVドメインとほぼ同じであったため、設計した青色光受容体キメラタンパク質は極めて機能的な形でLOVドメインとCHeAが融合されていると考えられた。大腸菌のCheA破壊変異株をもちいて光依存的なヒスチジンキナーゼ活性を調べた結果、CheAを創出した青色光受容体キメラタンパク質に置き換えることで、大腸菌に人工的な走光性を付与することに成功した。また、その研究の過程で、大腸菌にはわずかながらも内因性の走光性が存在することがわかってきた。
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Research Products
(3 results)
