2021 Fiscal Year Research-status Report
時計タンパク質KaiCにおける温度補償性の分子機構
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19K05833
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
寺内 一姫 立命館大学, 生命科学部, 教授 (70444370)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 概日時計 / シアノバクテリア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
概日時計の概日時計の温度補償性は、温度が変化しても周期長が変化しない、すなわち、振動の速度が温度に対して一定に保持されることである。シアノバクテリアは3つの時計タンパク質KaiA、KaiB、KaiCにより in vitroにおいてATP存在下で約24時間の概日振動を再構成可能である。概日時計の24時間の周期長が中心 振動体であるKaiCのATPase活性によって決定されており、このATPase活性に温度補償性が認められることが知られている。本研究では、この分子機構を明らかにすることを目的としている。
昨年度の結果から、KaiCのCIドメインとCIIドメインは、異なる酵素パラメータをもつATPaseであることが示唆された。この点を踏まえて、本年度はKaiCの総ATPase活性、CIおよびCIIの各ドメインのATPase活性をpH変化に対して評価した。これまでのKaiABCのin概日時計再構成系では用いる緩衝液はpH8.0を標準としていたが、今回はpH6.0から9.0の範囲の緩衝溶液を用いて検証した。30°Cにおいて KaiC の ATPase 活性は pHが高くなると活性はやや低下したが、その変化は小さかった。また、CIおよびCII各ドメインもpH が変化しても活性は大きく変動しなかった。一方、KaiCのリン酸化および脱リン酸化反応はpHにより影響を受けることがわかった。in vitroの周期長はpHにより影響を受けるが異なったpHにおいても温度補償性が維持されていた。これらの結果からATPaseの温度補償性と周期長の温度補償性に関して考察した。
一方、時計タンパク質KaiCの特性を浮き彫りにするために、KaiCに相同性の高い他生物のKaiC-likeタンパク質の解析を実施した。このタンパク質の温度補償性を検証し、KaiCと比較するためにタンパク質を精製した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度に引き続き令和3年(2021年)度も新型コロナ感染の影響により実験が一時停滞したが、既存の仮説に照らし合わせ時計タンパク質KaiCに関する新たなデータが得られた。成果を報告するため、これまでの結果に一部実験を追加するため、研究期間を１年延期した。それによって目的が概ね達成されると見込まれる。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き当初計画に沿った研究を継続するとともに、得られた結果を踏まえ、KaiCのATPaseにおいて温度補償性が成立している分子機構を考察する。シアノバクテリアの時計タンパク質KaiCに相同性の高いタンパク質の生化学的解析も引き続き実施する。
最終年度になるため、これまでの成果を専門誌に論文を投稿し発表する予定である。
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| Causes of Carryover |
令和3年度においては、新型コロナ感染対策の影響により学会参加のために必要な旅費が不要であった。さらに、所属機関において研究支援費が得られたため次年度使用額が生じた。 令和4年度は、消耗品の購入、成果発表のための旅費、論文の英文校閲費、投稿費等成果公表費用に充てることを計画している。
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