2023 Fiscal Year Annual Research Report
鉄硫黄クラスター生合成マシナリーの反応過程における過渡的な中間状態の解明
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20H03204
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
高橋 康弘 埼玉大学, 理工学研究科, 名誉教授 (10154874)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤城 貴史 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (20740450)
和田 啓 宮崎大学, 医学部, 教授 (80379304)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 鉄硫黄クラスター / 鉄硫黄タンパク質 / 生合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
SUFマシナリーでは、SufBC2D複合体がFe-S クラスターを新規に組み立てている。一方、偏性嫌気性のアーキアやバクテリアの中にはSufB*とSufCの二成分のみで構成されるタイプが分布している。昨年度はその一つ（Methanocaldococcus jannaschii 由来）について結晶構造を決定し、SufB*2C2複合体を形成することを明らかにした。さらに、大腸菌のFe-Sクラスター生合成欠損株でM. jannaschiiのsufB*とsufCを発現させて異種間での相補能を検討したところ、嫌気かつNa2Sを添加した培養条件で相補することを明らかにした。したがって、このSufB*2C2複合体は、嫌気条件下で遊離のS2-（HS-）を硫黄源として利用する、Fe-Sクラスター生合成系のプロトタイプと考えられる。本年度は、SufB*2C2複合体の構造機能相関に着目した解析を進め、以下の知見を得た。
1) 系統的な変異導入解析により、SufB*とSufBの間で保存されているCys残基とGlu残基、およびSufB*とSufDの間で保存されているHis残基が機能に必須であることを示し、両者の作用機序における共通性を明らかにした。
2) M. jannaschiiのsufB*遺伝子を2コピー用意して、そのひとつでは大腸菌SufBに似せてHisをAlaに置換し、他方では大腸菌SufDに似せてCysとGluをいずれもAlaに置換した。それらを組み合わせただけでは機能することができなかったが、サプレッサー変異の解析から、さらに１アミノ酸の置換が加わると機能できるようになることを明らかにした。すなわち、対称的なSufB*2C2型は、非対称なSufBC2D型に変換可能であることを示し、SufB*の遺伝子重複によってSufBとSufDが生じたという進化的な道筋を実験的に再現することができた。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] The minimal SUF system can substitute for the canonical iron-sulfur cluster biosynthesis systems by using inorganic sulfide as the sulfur source.2024
Author(s)
Maya Murata, Taichi Murakami, Eiki Yuda, Nanami Mukai, Xintong Zheng, Natsumi Kurachi, Sachiko Mori, Shoko Ogawa, Kouhei Kunichika, Takashi Fujishiro, Kei Wada, and Yasuhiro Takahashi
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Journal Title
bioRxiv
Volume: -
Pages: -
DOI
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