2021 Fiscal Year Annual Research Report
光制御型転写因子を用いた光情報の変換と伝達機構の解明
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19K06586
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
久冨 修 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (60231544)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | オーレオクローム / LOVドメイン / bZIPドメイン / 光活性化転写因子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、代表者らが開発した光制御型転写因子(光ジッパータンパク質、略称PZ)をモデルタンパク質として解析し、LOVドメインによる光情報の変換と伝達の過程を明らかにすることを目的として行った。
2019年度は、発色団（FMN）の近傍に存在するQ317およびF298を様々なアミノ酸に置換し、光反応、二量体化、DNA結合性などを定量的に解析した。その結果、光情報の伝達にはこれらのアミノ酸が並列的に関与していることが示された。また、PZ変異体の二量体化とbZIPドメインのDNA結合性に正の相関があることが明らかになった。このことから、bZIPドメインの活性化がLOVドメインの二量体化と同時に起こることが確認された。
2020年度は、LOVドメインのβシートに存在する疎水性アミノ酸を置換したPZ変異体(βシート変異体)と、LOVコアとA'αヘリックスの間のヒンジ領域のアミ ノ酸を置換したヒンジ領域のPZ変異体(ヒンジ変異体)を作成した。解析の結果、ヒンジ変異体はPZと同様な性質を示したのに対し、βシート変異体は二量体化やDNA結合性が有意に変化した。さらに、A'αヘリックスの疎水性アミノ酸残基を置換した変異体(A'α変異体)は、βシート変異体と同様に二量体化やDNA結合性の変化が見られた。これらの実験結果から、FMNが受容した光情報は、LOVコアのβシートの疎水性アミノ酸を経由してA'αヘリックスの解離を誘導するというメカニズムが示された。
さらに、2021年度には、PZの二量体が高濃度で不安定化することを明らかにし、LOVドメインに存在する親水性アミノ酸（D205, Q213, S321, Y324など）の静電的相互作用が、二量体を安定化してDFNA結合性に影響を及ぼすことを示した。これら一連の研究により、AUREO1の光依存的転写活性調節の分子機構を明らかにすることができた。
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