植物運動制御を担うLOVタンパク質の分子構造とシグナル伝達の初期課程

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17084008
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 徳富 哲 Osaka Prefecture University, 理学系研究科, 教授 (90142009)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉原 静恵 大阪府立大学, 理学系研究科, 助教 (20382236)
• Keywords: 植物 / 青色光受容 / フラビンタンパク質 / 光反応 / シグナル伝達 / LOVドメイン / フォトトロピン

Research Abstract

phot分子は、光屈性、葉緑体光定位運動、気孔開口光制御などを担う青色光受容体で、N-末端側にLOVと呼ばれる発色団ドメインを二つ、C-末端側にセリン/スレオニンキナーゼドメインを持ち、光により制御されるタンパク質キナーゼとして機能すると考えられる。これまでの研究によりLOV2がキナーゼ活性部位に光可逆的に結合して、活性制御の光分子スイッチとして機能すること、その際の結合部位がLOVドメインのヘリカルコネクター部分の可能性が高いこと、LOV1は光感度調節に関与していることなどを明らかにしていた。今年度は、シロイヌナズナの2種類のフォトトロピンホモログ、phot1とphot2の4種類のLOVドメインのオリゴマー構造を決め、LOV1に関しては世界初のダイマー結晶構造を論文発表しこれはJ. Mol. Biol. の表紙を飾り幾つかの新聞にニュースとして取り上げられた。LOV1のダイマー構造はphot1とphot2でその結合様式が異なっており、これがphot1とphot2の機能分担、低光強度から中強光域の光センサー、高強度光センサー、に関与する可能性を指摘した。さらにphot2-LOVドメイン分子内のシグナル伝達に関わるアミノ酸置換変異シロイヌナズナを作成し、アミノ酸変異のLOVドメインの光反応、変異固体の光屈性、葉緑体光定位運動に対する効果を調べ、発色団の光反応により引き起こされるLOV分子内ジグナル伝達経路に関する重要な知見を得た。

Research Products

• [Journal Article] Ohgomeric State Dependent Conformational Change of the BLUF Protein TePixD (T110078) (2009)
  • Author(s): Tanaka, K, Nakasone, Y, Okajima, K, Ikeuchi, M, Tokutomi, S and Terazuna. M
  • Journal Title: J Mol Biol (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Light Signal Transduction Pathway from the Flavin Chromophore to the Jα helix of Arabidpsis Phototropin1 (2009)
  • Author(s): Yamamoto, A, Iwata, T, Yoshioki Sato, S, Matsuoka, D Ibkutomi, S and Kandori H
  • Journal Title: Biophys. J (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Vibrational Assigninent of the Flavin Cysteinyl Adduct in a Signaling State of the LOV Domam in FKF1 (2009)
  • Author(s): Kikuchi, S, Unno, M, Zikihara, K, Tokutomi, S, and Yamauchi, S
  • Journal Title: J Phys Chem (印刷中) Pages: 2913-2921
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Time-Resolved FT-IR Study on Photoadduct Formation and Secondary Structural Changes within the Phototropin LOV Doitain (2009)
  • Author(s): Pfeifer, A., Majerus, T., Zikihara, K., Matsuoka, D., Tokutomi, S., Heberle, J and Kottke, T
  • Journal Title: Biophys J 96 Pages: 1462-1470
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ohgomeric structure of LOV domains in Arabidopsis phototropm (2009)
  • Author(s): Katsura, H., Zikihara, K., Okajima, K., Yoshihara, S. and Tokutom, S
  • Journal Title: FBBS Lett 583 Pages: 526-530
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stability of Dimer and Domam-Doniam InieraCtioh of Arabidopsis Photo trapm 1 LOV2 (2008)
  • Author(s): Nakasone, Y., Eitoku, T., Zikihara, K., Matsuoka, D., Tokutomi, S., and Terazima, M
  • Journal Title: J. Mol. Biol 373 Pages: 904-913
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural Basis of the LOV1 Dimerization of Arabidopsis Phototropins1 and 2 (2008)
  • Author(s): Nakasako, M., Zikihara, K., Mtsuoka, D., Katsura, H. and Tokutomi, S
  • Journal Title: J. Mol. Biol 381 Pages: 718-733
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystallization and preliminary X-ray diffraction analysis of the LOV1 domains of phototropin 1 and 2 from Arabidopsis, thaliana (2008)
  • Author(s): Nakasalui, M., Hirata, M., Shunizu, N., Hosokawa, S., Matsuoka, D., Oka, T., Yamamoto, M. and Tokutomi, S
  • Journal Title: Acta Crystallogr Sect F 64 Pages: 617-621
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Involvement of electron transfer in the Phothreaction of zebrafish Cryptochrome-DASH (2008)
  • Author(s): Zikihara, K, Ishikawa, T, Todo, T and Tokutomi, S
  • Journal Title: Photochem Photobiol 84 Pages: 1016-1023
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Role of Phe1010 in the Light Induced Structural Changes of the neol LOV2 Domain of Adiantum (2008)
  • Author(s): Yamamoto, A., Iwata, T., Tokutomi, S. and Kandori, H
  • Journal Title: Biochemistry 47 Pages: 922-928
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Blue light dimuushes interaction of PAS/LOV proteins, putativeblue light receptors in Arabidopsis thahana, with their mteracting partners (2008)
  • Author(s): Ogura, Y., Komatsu, A., Zikihara, K., Nanjo, T., Tokutomi, S., Wada, M. and Kiyosue, T
  • Journal Title: J Plant Research 121 Pages: 97-195
  • Peer Reviewed
• [Presentation] フォトトロピンの光受容ドメインの分子構造、光反応、キナーゼ活性光制御 (2009)
  • Author(s): 徳富哲、直原一徳、岡島公司、桂ひとみ、吉原静恵、中迫雅由
  • Organizer: 日本植物生理学会第50回年会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 20090321-24
• [Presentation] 青色光、緑色光によって可逆的光変換するフィトクロム様光受容体の光反応初期過程 (2009)
  • Author(s): 市川聖悟、吉原静恵、深澤励央、直原一徳、河内孝之、徳富哲
  • Organizer: 日本植物生理学会第50回年会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 20090321-24
• [Presentation] シロイヌナズナPhot2LOV2トメインの光シグナル伝達に関わる二つのアミノ酸 (2009)
  • Author(s): 桂ひとみ、鍋野美香、末次憲之、直原一徳、桜井実、徳富哲
  • Organizer: 日本植物生理学会第50回年会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 20090321-24
• [Presentation] フォトトロピンの光受容ドメインの分子構造、光反応、キナーゼ活性光制御 (2009)
  • Author(s): 徳富哲、直原一徳、岡島公司、桂ひとみ、吉原静恵
  • Organizer: 日本植物生理学会第50回年会, シンポジウム
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 20090321-24
• [Presentation] 同位体標識試料を用いたLOV2ドメインの光誘起構造変化の赤外分光解析 (2008)
  • Author(s): Koyama, T, Yamamoto, A, Sato, Y, Iwata, T, Matuoka, D and Tokutomi, S
  • Organizer: 日本生物物理学会第46回年会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 20081203-05
• [Presentation] アフリカツメガエルとセブラフィッシュとのクリプトクロムDASH光反応の相違 (2008)
  • Author(s): Zikihara, K, Ishikawa, T, Todo, T and Tokutomi, S
  • Organizer: 日本生物物理学会第46回年会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 20081203-05
• [Presentation] 植物が有ずるLOVドメインの光反応ダイナミクス (2008)
  • Author(s): Nakasone, Y, Eitoiu, T, Zukihara, K, Matsuoka, D, Tokutomi, S and-Terazima, M
  • Organizer: 日本生物物理学会第46回年会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 20081203-05
• [Presentation] シアノバクテリアの青色米受容タンパク質SyPixDの構造変化の時間分解検出 (2008)
  • Author(s): Tanaka, K, Nakasone, Y, Okajima, K, Ikeuchi M, Tokutomi, S and Terazima, M
  • Organizer: 日本生物物理学会第46回年会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 20081203-05
• [Presentation] Regulation of Arabidpsis phototropin kmase by blue light (2008)
  • Author(s): Tokutomi S., Zikihara, K., Okapma, K., Ratsura, H., Yoshihara, S
  • Organizer: 4th Asia-and Oceania Conference on Photobiology 2008
  • Place of Presentation: India Varanasi
  • Year and Date: 20081122-28
• [Presentation] Structural basis for the photoreception of Arabidpsis phototropin (2008)
  • Author(s): Tokutomi S., Zikihara, K., Okajima, K., Katsura, H., Yoshihara, S., Nakasako, M
  • Organizer: 15^<th> Anniversary Meetmg for Korean Society of Photscience
  • Place of Presentation: Korea, Jeju
  • Year and Date: 20080926-28
• [Presentation] 紅色細菌の青色光受容BLUFタンパク質AppAのリン酸化を介した光シグナル伝達 (2008)
  • Author(s): 増田真二、富田祥之、松岡大介、徳富哲、太田啓之
  • Organizer: 日本植物学会第72回大会
  • Place of Presentation: 高知
  • Year and Date: 20080925-27
• [Presentation] シロイスナズナ青色光受容体phot1における光によるリン酸北活性制御機構の解析 (2008)
  • Author(s): 岡島公司、嶋田崇史、松岡大介、徳富哲
  • Organizer: 日本植物学会第72回大会
  • Place of Presentation: 高知
  • Year and Date: 20080925-26
• [Presentation] How blue light regulates kmase activity of phototropin (2008)
  • Author(s): Tokutomi S
  • Organizer: 34^<th> Annual Meeting of American Society for Photobiology
  • Place of Presentation: USA, San Francisco
  • Year and Date: 20080620-25
• [Remarks]
  • URL: http://www.b.s.osakafu-u.ac.jp/~toxan/home.html