2019 Fiscal Year Research-status Report
時計タンパク質の機能から探るシアノバクテリア生物時計の環境適応メカニズム
| Project/Area Number |
18K06171
|
|---|
| Research Institution | Institute for Molecular Science |
|---|
Principal Investigator |
向山 厚 分子科学研究所, 協奏分子システム研究センター, 助教 (80647446)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 生物時計 / 時計タンパク質 / 分子進化 / ATPase |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
Kaiタンパク質時計の進化的多様性を検証するうえで、これまで研究対象にしてきたSynechococcus elongate PCC 7942株由来KaiC（Se-KaiC）との配列同一性が高くない、進化的に遠縁と推定されるKaiCホモログの特性を明らかにする必要と考え、今年度はSe-KaiCとの配列同一性が40%を下回る種を対象に新規KaiCホモログの取得を試みた。昨年度に立ち上げた発現精製に関する基本戦略に基づきスクリーニングした結果、新たに3種類のKaiCの取得に成功し、これまでにSe-KaiCを含めた計10種類を揃えるに至った。これらのKaiCホモログに対して、ATPaseの全定常状態解析 (KaiAB非存在下)、ならびに in vitroリン酸化サイクル（KaiAB存在下）実験を行った。これら2種類の機能解析により表出された特性によりKaiCホモログは3つのクラスに分類することができ、かつ進化系統樹上の位置関係と対応づけることに成功した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
まず、これまでS.elongatusに限定されていた生物時計システムのin vitro再構成系が4種類（S. elongatusを含む）に拡張できたことは大きい。その中には20℃で生育する種から60℃付近の高温で生育する種まで含まれており、生物時計と温度環境との関係をアミノ酸レベル延いては原子レベルで理解する格好の題材となりうる。
さらに、配列同一性が低いKaiCホモログ（3種）の取得に成功したことで、より広い配列空間からKaiCホモログの特徴を探査することができた。その結果、Se-KaiCとは明確に異なる一群の存在が明るみになり、Kaiタンパク質時計の多様性・進化の理解に大きな進展があった。
|
| Strategy for Future Research Activity |
解析により分類されたKaiCホモログ間の機能的差異を生み出す因子（分子内および分子間相互作用）を実験的に同定する。具体的にはアミノ酸配列から機能の違いに重要とされる部位を予想し、配列の組み替えにより機能転換を試みることで検証する。
|
