2022 Fiscal Year Annual Research Report
Control of polymer structure by enzyme: structure-function relationship of cellulose synthase
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19H00950
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
今井 友也 京都大学, 生存圏研究所, 教授 (90509142)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田島 健次 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (00271643)
姚 閔 北海道大学, 先端生命科学研究院, 名誉教授 (40311518)
藤原 孝彰 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (70712751)
近藤 辰哉 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 果樹茶業研究部門, 研究員 (40965969)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | セルロース / セルロース合成酵素 / 高分子構造制御 / タンパク質機能 / 構造生物学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
酢酸菌のセルロース合成酵素Bcs（Bacterial Cellulose Synthase）複合体をモデルとして、セルロース合成酵素が、自らが合成したセルロース分子鎖を集積する機構の解明を目指し、生化学的、細胞生物学的、構造生物学的研究を行った。
①BcsABCD複合体精製を、酢酸菌の組換え体と大腸菌発現系の二通りで行ない、酵素活性の試験管内再構成を行った。またクライオ電子顕微鏡による構造解析の準備を進めた。その過程で、大腸菌の内在性bcs遺伝子欠損株を昨年度に続き新規作出し、酢酸菌の新規遺伝子欠損株の作出にも着手した。
②我々はBcsDのBcsABとの相互作用には直接と間接の2モードあることを示した。そこでBcsDは動的なタンパク質であるとの仮説を検証するために、蛍光タンパク質融合したBcsDの蛍光顕微鏡観察により、細胞内挙動について分析を行った。結果について、現在検証中である。
③2022年にフランスのグループから、BcsDとBcsHが相互作用し繊維構造を形成し、酢酸菌のターミナルコンプレックス（細胞長軸に沿ったBcs複合体の配置）の形成に関わるとする仮説が提案された。そこでBcsHABCDの大腸菌発現系と、BcsDとBcsHの両者に蛍光タンパク質を融合した酢酸菌組換え体を作出し、解析を開始した。
④BcsCタンパク質のN末部分のTPR領域はBcsDと相互作用することを我々は示している。そこでBcsCとBcsDの相互作用についてより詳細な分析のために、共結晶化を目指した共精製実験を行った。
⑤酢酸菌と同様の高結晶性セルロースを生産するEnterobacterでは、大腸菌Bcsと同様にBcsQとBcsRがBcs複合体に含まれると考えられている。そこでこれら２タンパク質の構造生物学的解析と活性（BcsQのATPase活性）の分析を行った。
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| Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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