光合成色素合成酵素の立体構造からニトロゲナーゼ類似酵素の進化を紐解く

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K06716
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 澄田 智美 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(生命理工学センター), 特任技術主任 (00746331)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 塚谷 祐介 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究プログラム), 研究員 (10421843)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 光合成 / 色素合成酵素 / バクテリオクロロフィル

Outline of Annual Research Achievements

バクテリオクロロフィル(BChl)は光合成細菌の持つ光合成色素で、タンパク質と複合体を形成し、光合成反応において電子伝達やエネルギー吸収の中心的役割を担っている。クロロフィリド還元酵素(COR)はBChl形成の最終段階反応の一つを触媒する酵素だが、CORの反応メカニズムの詳細な解明は進んでいない。CORによる基質認識や反応様式を明らかにするために、本研究ではX線結晶構造解析を手法としてCORの立体構造を解析し、BChlの生合成機構の解明を行う。当該年度では、マルチサブユニット構造をとるa-COR において、BchX/BchY/BchZの複合体でのリコンビナントの酵素を安定に効率良く作製するための発現系を構築し、発現条件の検討を行った。その後、嫌気チャンバー内で、アフィニティー・イオン交換・ゲル濾過などの各種クロマトグラフィーを実施し、高品質・高純度での精製条件を検討し確定した。CORと基質との複合体の精製も行い、CORのみ、もしくはCORと基質との複合体を用いて結晶化スクリーニングを行った。その結果、ポリクリスタルの微結晶を観察することができた。結晶化スクリーニングで得られた微結晶について大型放射光施設を利用してX線回折実験を行ったが、現在のところ構造解析可能なX線回折像は得られていない。引き続き、試料調整及び結晶化の条件検討に取り組み、構造解析が可能な単結晶を得ることを目指している。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

CORの複合体形成効率の良い発現ベクターの構築、嫌気チャンバー内での精製条件の確定、結晶化スクリーニングを行い、微結晶を確認。大型放射光施設でのX線回折測定を実施。

Strategy for Future Research Activity

現段階での大型放射光施設でのX線回折測定では構造解析可能なデータの取得には至っていないが、引き続き結晶化条件の検討を行い、構造解析可能な結晶を得る。また、X線結晶構造解析と並行し、クライオ電子顕微鏡を用いた構造解析も試みる予定である。