2008 Fiscal Year Annual Research Report
シアノバクテリオクロムの縦断・横断的解析によるフィトクロム型光受容機構の解明
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20608001
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
成川 礼 The University of Tokyo, 大学院・総合文化研究科, 助教 (30456181)
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| Keywords | シアノバクテリア / フィトクロム / 光受容体 / AnPixJ / 結晶構造 / 分光解析 / シアノバクテリオクロム / 走光性 |
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| Research Abstract |
AnPixJの縦断的解析:
AnPixJの色素結合GAFドメインの赤色光吸収型(Pr)の結晶構造を1.8Aの高分解能で決定した。その結果、色素とアポタンパク質はそれぞれ、フィトクロムのPr型とよく似ていたが、アポタンパク質に対する色素の相対的な結合位置は異なっていた。それにより、色素結合ポケットは両者で全く異なっていた。特に、フィトクロムにおいて、C環の窒素にプロトンを供給し、A,B,c環の窒素に水素結合している水分子がAnPixJには存在していなかった。AnPixJでは、アスパラギン酸残基が水素結合を形成し、かつ、プロトンドナーとしても機能し、独自のプロトネーション機構が存在することが示唆された。また、AnPixJ独自のPg型が形成されるのに重要だと示唆されるアミノ酸をPr型の結晶構造から推測し、部位特異的変異導入解析を行った。その結果、トリプトファン残基がPr型だけでなく、Pg型の形成にも重要な役割を果たしていることが示唆された。
また、先行研究の時間分解吸収変化測定から、Pg型からPr型への変換では、二つの中間体が同定されている。これらの中間体の生成速度の温度・粘度依存性を調べた。その結果、最初の中間体の生成には影響は見られなかったが、それ以降の反応においては、温度低下に伴い、中間体の生成速度が低下し、粘性増大により、生成速度が低下した。これらの反応過程では、タンパク質の構造が大きく動き、変化していることが推測される。
他のシアノバクテリオクロムGAFドメインの横断的解析:
推定概日リズム光センサーである、SyCikAのGAFドメインをシアノバクテリアと大腸菌からそれぞれ精製し、その分光特性を調べた。その結果、ともに紫色光吸収型から黄色光吸収型への片方向光変換とその逆方向への暗反転を示すという、特異な分光特性であった。結合している色素は、TePixJやSyPixJ1と似たフィコビオロビリンだと推測された。
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