2019 Fiscal Year Final Research Report
Identification of reaction intermediates in iron-sulfur cluster biogenesis for understanding its reaction mechanism
Project/Area Number |
17K14510
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Research Category |
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Research Field |
Bio-related chemistry
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Research Institution | Saitama University |
Principal Investigator |
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Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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Keywords | 鉄硫黄クラスター / 生合成 / 反応中間体 / X線結晶構造解析 / PLP |
Outline of Final Research Achievements |
Biosynthetic machineries (NIF, ISC, SUF, SUF-like machineries) for the iron-sulfur (Fe-S) clusters, which are biologically essential inorganic cofactors, were investigated by elucidating catalytic intermediates of sulfur-mobilizing enzymes. Two cysteine desulfurases, NifS in NIF machinery and SufS in SUF-like machinery were analyzed by X-ray crystallography. This resulted in elucidation of common intermediate PLP-L-cysteine and different conformational changes of their catalytic loops toward the sulfur-mobilization. Also, X-ray crystallographic analysis of SufS-SufU complex revealed a molecular mechanism in which the Zn-coordination structural change of SufU triggered the sulfur-mobilization from SufS to SufU.
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Free Research Field |
生物無機化学
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Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
これまで鉄硫黄クラスター生合成系酵素の生化学的解析、遺伝学的解析、立体構造解析は数多くなされてきた。しかしながら、酵素それぞれの反応中間体の解析に焦点を当てて、生合成機構を化学的な観点から詳細に調べた例は多くなく、そのため本研究は挑戦的な試みであった。鉄硫黄クラスターの無機硫黄供給系の化学的な理解により、4種の異なる生合成系の多様性や分子進化について、分子構造の観点から考察が可能となったため、今後、鉄硫黄クラスターが環境に合わせた生物の進化・多様化によりどのような特性を獲得したかについて、生物学的な知見を得ることができるようになると期待される。
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