2019 Fiscal Year Annual Research Report
KaiC概日時計の動作プログラム：２つのATPaseの協働の生理・生化学的解析
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17H01427
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
近藤 孝男 名古屋大学, 理学研究科, 名誉教授 (10124223)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | Circadian clock / KaiC / ATPase / pacemaker / harmonic oscillator |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地球に生息する生命は約24時間周期の概日時計を持ち昼夜の時刻を認識して生活している。時計遺伝子の発現制御が時間測定原理と考えられていたが、シアノバクテリアでは3つのKaiタンパク質とエネルギー源であるATPを試験管内で混合するだけで24時間測定が可能であることが明らかになっている。本研究はこのタンパク質時計機構の仕組みを解明するために、中心であるKaiCタンパク質の機能を集中的に解析した。その結果、KaiCはKaiC内にバネを構成し、機械式時計によく似たデザインで時計機構を実現していること予想された。本研究ではこの仮説を検証するためATP分解を詳しく解析しその可能性を示した。今年度は概日振動の特性 (約24時間周期の決定とその温度補償性)を実現するメカニズムを解明するため、シアノバクテリアに効率的なmix塩基点変異ライブラリー導入を適用し生物発光によるスクリーニングを組み合わせることで、周期を決定するATPase機能に深く関与するアミノ酸部位を同定し、「周期の決定機構」・「振動の持続機構」を担うKaiCの構造を推定することを目指した。特にCI-ATPaseが形成したテンションが24時間周期を規定するメカニズムを解明するため、大幅に周期が変わる変異体は重要である。我々はKaiCの任意のアミノ酸部位を全アミノ酸に置換し、CCDカメラによる発光リズムスクリーニングを行う実験系を開発した。この方法では一度の操作ですべての変異体を作成し、そのすべてを表現型を1000個のコロニーのリズムとして一回で確認できる。その結果、変異部位のアミノ酸の側鎖サイズと相関して概日周期が15時間から6.6日と広範囲（約１０倍）に変化するアミノ酸部位を見出している。この変異でも温度補償性が維持されていることも確認されたので、この部位は概日時計の最も重要な部位であるといえよう(投稿中)。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(8 results)
