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2008 Fiscal Year Annual Research Report

鉄硫黄クラスター生合成マシナリーの作動機構:IscUの構造変換に基づく反応の機序

Research Project

Project/Area Number 20570130
Research InstitutionSaitama University

Principal Investigator

高橋 康弘  Saitama University, 理工学研究科, 教授 (10154874)

Keywords鉄硫黄タンパク質 / 鉄硫黄クラスター / 生合成 / 遺伝子 / タンパク質
Research Abstract

鉄硫黄(Fe-S)タンパク質は、コファクターとしてFe-Sクラスターを持つタンパク質の総称である。Fe-Sクラスターの構造は[2Fe-2S]、[4Fe-4Slまたは[3Fe-4S]と単純だが、その生合成は実に複雑な生化学反応であり、細胞内では複数の成分から構成されるマシナリーがこれを担っている。本研究ではSCマシナリーの作動機構の解明を目的として、鍵となるクラスター中間体形成部位、lscUタンパク質の構造-機能相関について研究を進め以下の成果を得た。
近年、われわれが決定したポロ型IscUの結晶構造では、三量体の中に[2Fe-2S]クラスターが一つだけ含まれる、独特な非対称性が明らかになった。本年度は、このユニークな結晶構造に基づいて、Fe-Sクラスターの近傍領域、または三量体の非対称な会合面に、系統的な部位特異的変異を導入することにより、ln vivo機能に必須なアミノ酸残基を特定することができた。それらの中で、クラスター近傍に位置するチロシン、リジン、アスパラギン酸は、クラスターの材料であるFe原子との相互作用部位と予想される。一方、意外なことに、クラスターの配位子である3残基のシステインと1残基のヒスチジンのうち、2残基をアラニンに置換してもなお、Fe-Sクラスターを保持することが観察された。クラスター配位に対する、この独特な柔軟性は、生合成過程におけるクラスターのdenovo形成、変換、移行という、IscUの分子機能に直結するものと考えられる。これら改変IscUの四次構造とクラスター配位子の同定が、次なる重要課題である。

  • Research Products

    (12 results)

All 2009 2008 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (8 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Molecular Dynamism of Fe-S Cluster Biosynthesis Implicated by the Structure of SufC2-SufD2 Complex2009

    • Author(s)
      Kei Wada
    • Journal Title

      J. Mol. Biol. 387

      Pages: 245-258

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The asymmetric trimeric architecture, of [2Fe-2S] IscU: implications for its scaffolding during iron-sulfur cluster biosynthesis2008

    • Author(s)
      Yoshimitsu Shimomura
    • Journal Title

      J. Mol. Biol. 383

      Pages: 133-043

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 鉄硫黄クラスターの生合成を担うタンパク質複合俸の構造とダイナミズム2009

    • Author(s)
      高橋康弘
    • Organizer
      第50回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2009-03-21
  • [Presentation] 鉄硫黄クラスター生合成系(SUFマシナリー)の中核成分、SufBの機能解析2008

    • Author(s)
      佐藤喬之
    • Organizer
      第31回日本分子生物学会年会、第81回日本生化学会年会、合同大会
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド
    • Year and Date
      2008-12-10
  • [Presentation] Snapshots in the reaction pathway of bilin reductase PcyA2008

    • Author(s)
      Yoshinori Hagiwara
    • Organizer
      XXI Congress and General Assembly of the International Union of Crystallography
    • Place of Presentation
      Osaka International Convention Center
    • Year and Date
      2008-08-28
  • [Presentation] Biosynthesis of Fe-S clusters by the SUF system implicated by the crystal structure of SufCD complex2008

    • Author(s)
      Kei Wada
    • Organizer
      XXI Congress and General Assembly of the International Union of Crystallography
    • Place of Presentation
      Osaka International Convention Center
    • Year and Date
      2008-08-26
  • [Presentation] The asymmetric architecture of 2Fe-2S IscU, a scaffold protein for iron-sulfur cluster biosynthesis2008

    • Author(s)
      Keiichi Fukuyama
    • Organizer
      XXI Congress and General Assembly of the International Union of Crystallography
    • Place of Presentation
      Osaka International Convention Center
    • Year and Date
      2008-08-26
  • [Presentation] 鉄硫黄クラスターの生合成機構:ISCとSUFタンパク質群の構造と機能2008

    • Author(s)
      高橋康弘
    • Organizer
      第8回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀
    • Year and Date
      2008-06-12
  • [Presentation] 鉄硫黄クラスターの生合成に関与するSUFマシナリーの構造・機能解析2008

    • Author(s)
      和閏啓
    • Organizer
      第8回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀
    • Year and Date
      2008-06-11
  • [Presentation] ビリン還元酵素PeyAの反応経路にお廿る段階別スナヅプショット2008

    • Author(s)
      萩原義徳
    • Organizer
      第8回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀
    • Year and Date
      2008-06-11
  • [Book] タンパク質をつくる-抽出・精製と合成2008

    • Author(s)
      高橋康弘
    • Total Pages
      196
    • Publisher
      化学同入
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.molbiol.saitama-u.ac.jp/tougyo/

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Published: 2010-06-11   Modified: 2016-04-21  

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