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

2021 Fiscal Year Annual Research 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), 副主任研究員 (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), 副主任研究員 (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、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、BchX/BchY/BchZの三者複合体のリコンビナント酵素を再精製し、結晶化をリトライするとともに、精製した複合体酵素のクライオ電顕による測定と解析を行った。結晶化スクリーニングでは結晶を得ることができず、また、クライオ電顕での解析の結果、複合体の解離が確認されたため、三者複合体での解析から二者複合体(BchY/BchZ)の解析へと計画を変更したが、構造解析に十分なデータを得ることができず、構造情報は得られていない。そこで、AlphaFold2を用いた構造予測を行ない、三者複合体であるヘテロ八量体の予測構造の再構築と、触媒部位に基質を挿入したDocking modelを作製し、CORの触媒残基の推測を行なった。触媒残基の候補と考えられたアミノ酸に関して、部位特異的変異体を作製し、CORの基質認識及び触媒メカニズムの解明を進めていく。