2022 Fiscal Year Annual Research Report
酸素ガスをシグナル分子とする走化性シグナル伝達系の構造基盤
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21K20750
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| Research Institution | Institute for Molecular Science |
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Principal Investigator |
東田 怜 分子科学研究所, 生命・錯体分子科学研究領域, IMSフェロー (10908122)
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| Project Period (FY) |
2021-08-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 構造生物学 / センサータンパク質 / ヘムタンパク質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
酸素分子をはじめとする気体分子が、シグナル分子として生体内で様々な生理機能制御に関わっていることが報告されている。本研究では、走化性制御系において酸素センサーとして機能するHemATを研究対象とし、その構造機能相関解明のための研究を行った。。HemATはCheA、CheWと三者複合体を形成することでバクテリアの酸素分子に対する走化性を制御している。本研究では、HemATがどのようにして酸素分子を認識しているのか、また酸素分子を認識した後にどのようにしてシグナル伝達を行なっているのか、それの分子機構解明の基盤となる成果として、これまでに以下のような成果を挙げた。
1．HemAT（全長型）、HemAT（センサードメイン）、CheA、CheWそれぞれのタンパク質について、大腸菌を用いた大量発現系の構築を行った。また、発現させた目的タンパク質を高純度かつ大量に精製するための精製法を確立した。さらに、精製タンパク質の結晶化条件検討を行い、HemAT（センサードメイン）、CheWについては、X線結晶構造解析に適した単結晶の取得に成功した。
2．HemAT（センサードメイン）において、X線結晶構造解析と顕微分光測定を行うことで、シグナルオン状態（酸素化型）とシグナルオフ状態（還元型）の構造解析をそれぞれ行なった。両者の構造を比較することで、シグナル伝達に寄与していると考えられる残基の特定を行った。
3．三者複合体構成タンパク質の１つであるCheWのX線結晶構造解析を行い、その構造決定を行なった。
4．HemAT/CheA/CheW複合体に対して、クライオ電子顕微鏡を用いた単粒子解析による構造解析を行い、HemAT、CheA、CheWが2:1:1複合体を形成していることを明らかにし、その複合体構造構造モデルを構築した。
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