Structural and functional regulation of a ring-type protein quaternary structure

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K15403
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 37010:Bio-related chemistry
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Himiyama Tomoki 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (90828310)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: タンパク質集合体 / 四次構造 / 化学修飾 / ペルオキシレドキシン / エックス線結晶構造解析

Outline of Final Research Achievements

Quaternary structures are formed through the interprotein interactions among the multiple proteins. The complexity and the huge molecular size of the quaternary structures render difficulties in their control. This study revealed that the disassembly and the reassembly of a large ring-type peroxiredoxin assembly could be controlled by combining the amino acid mutations and the conjugation of a synthetic molecule. The result obtained here will pave the new way for the functional regulation and construction of protein assemblies.

Free Research Field

生体関連化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

複数のタンパク質がさらに組みあがることで、タンパク質の四次構造は形成する。分子量が数十万以上となり、構造も複雑であることから、人工的に集合状態を制御するのは困難だった。本研究ではタンパク質同士が相互作用する界面に着目し、アミノ酸変異や人工分子の修飾といった表面構造の変化を導入することで、巨大な環状タンパク質集合体の解離、および再集合を制御可能であることを見出した。タンパク質集合体のような巨大な生体超分子であっても、人工的に合成した超分子のように、局所的な構造を変えるだけで簡便に構造変化を引き起こすことが判明した。