2015 Fiscal Year Annual Research Report
不安定な鉄硫黄クラスターの生合成を担う超分子マシナリーの作動機構
| Project/Area Number |
24570148
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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, 教授 (10154874)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福山 恵一 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 招聘研究員 (80032283)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 鉄硫黄クラスター / 鉄硫黄タンパク質 / 生合成 / マシナリー / 分子生物学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
鉄硫黄（Fe-S）クラスターは、複雑な多成分酵素系（マシナリー）の働きによって形成されることが知られている。私たちは、大腸菌のイソプレノイド代謝経路を改変することによってFe-Sクラスター生合成マシナリーの必須性を回避し、関与する遺伝子群を自在に操作できる実験系を開発した。本研究課題ではこのin vivo実験系を駆使してISCマシナリーの6種類の成分の詳細な解析を行い、個々の成分の役割や相互作用、マシナリーとしての作動機構について、以下の重要な知見を得た。
1. ISCマシナリーの成分のうち、IscAは4Fe-4Sクラスター形成にのみ関与することを見出した。ISCマシナリーではIscS, IscU, HscB, HscA, Fdxの５種類の成分で2Fe-2Sクラスターを形成し、その後、IscAの働きによって4Fe-4Sクラスターに変換されると考えられる。
2. IscUの機能に必須な7残基を同定し、さらに、IscU のTyr3変異をサプレスする二次的な変異をIscS内に見出した。このTyr3はIscSとの相互作用（硫黄原子の受け渡し）において、IscSの活性中心ループの構造変化を引き起こす可能性が浮上した。
3. HscAとHscBはISCマシナリーに必須な分子シャペロンとコシャペロンだが、それらの欠損をサプレスする変異をIscUコード域に見出した。変異型IscUタンパク質をin vitroで解析することによって、IscUはstructuredとdisorderedの2種類の分子形態をとることが必要であり、その変換にHscAとHscBが関与すると考えられる。
4. 平成27年度は、Fdxの機能に必須な６残基を同定し、さらに、サプレッサー変異やin vitroの解析から、FdxはIscSと一過性の相互作用（電子伝達）をすることが判明した。また、高度好熱菌Aquifex aeolicusのIscSとIscUは複合体を形成し、その中に新生2Fe-2Sクラスターを安定に保持することを見出した。
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[Journal Article] Functional Dynamics Revealed by the Structure of the SufBCD Complex, a Novel ATP-binding Cassette (ABC) Protein That Serves as a Scaffold for Iron-Sulfur Cluster Biogenesis.2015
Author(s)
Hirabayashi K, Yuda E, Tanaka N, Katayama S, Iwasaki K, Matsumoto T, Kurisu G, Outten FW, Fukuyama K, Takahashi Y, Wada K.
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Journal Title
Journal of Biological Chemistry
Volume: 290
Pages: 29717-29731
DOI
Peer Reviewed
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