2022 Fiscal Year Annual Research Report
陸上植物に進化的に保存されたカルコン合成酵素の活性制御機構の解明
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20K15448
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
和氣 駿之 東北大学, 工学研究科, 助教 (10793705)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | フラボノイド / カルコン合成酵素 / カルコン異性化酵素類似タンパク質 / タンパク質間相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，フラボノイド生合成の初発酵素であるカルコン合成酵素（CHS）とその相互作用タンパク質であるカルコン異性化酵素類似タンパク質（CHIL）に着目し，「CHS/CHILの相互作用様式の解析」と「CHILによるCHSの活性化機構の解析」を行った．
最終年度は，AlphaFold2によりCHSとCHILの複合体構造モデルを作製し，CHILのβヘアピン構造に含まれるアミノ酸残基の変異体を作製し，CHSとの相互作用解析を行った．その結果，特定の1アミノ酸変異によりCHSとの相互作用が検出されなくなり，CHILのβヘアピン構造が相互作用に重要であることが示唆された．また，CHSとCHILの複合体結晶の取得に成功し，X線結晶構造解析によりCHS/CHILの複合体構造を明らかにした．また，昨年度に引き続き，CHSとCoAの共結晶構造から推定されたCoA結合に重要なアミノ酸残基のアラニン変異体の機能解析を行った．CoAを阻害剤とした速度論解析により，CoA結合重要残基の変異はCoAによる不競合阻害を低下させる傾向が見られた．
研究期間全体を通じて，「CHS/CHILの相互作用様式の解析」については，タンパク質間相互作用解析およびクロスリンカーＭＳによる架橋ペプチドの検出，複合体構造モデルの構築とＸ線結晶構造解析により，CHS/CHILの複合体構造を明らかにした．「CHILによるCHSの活性化機構の解析」では，p-クマロイルトリ酢酸合成酵素やスチルベン合成酵素を含めたCHSスーパーファミリーの酵素反応において，カルコンの生成反応がCoA-SHによって大きく阻害されることが明らかになり，CHILはCoAによる阻害を解消する効果を有することが示唆された．さらに，CHILがCHSを活性化するためにはCHSにおけるCoA結合サイトの一部のアミノ酸残基が重要な役割を果たすことが明らかになった．
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