2014 Fiscal Year Annual Research Report
チオレドキシンによる光合成生物のニトロゲナーゼの活性制御機構の解明
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24770040
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
野亦 次郎 東京工業大学, 資源化学研究所, 助教 (40583216)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | レドックス / 金属中心 / 窒素固定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
チオレドキシン(Trx)はほぼ全ての生物に存在し、様々な代謝系を触媒する酵素（蛋白質）の活性を調節する重要な蛋白質である。Trxは、活性部位にある２つのシステイン残基のチオール基（-SH）によって標的蛋白質のジスルフィド結合（S-S）を還元する『ジチオール-ジスルフィド交換反応』を触媒する。この反応により標的蛋白質の活性が調節される。最近、私達は、窒素固定性ラン藻、Anabaena sp.PCC7120（A.7120）において、Trxが窒素固定酵素ニトロゲナーゼおよびスカフォールド蛋白質NifUと相互作用するという興味深い結果を得た。ニトロゲナーゼは分子状窒素をアンモニアに還元する複雑な金属酵素であり、この地球上における全窒素固定量の50%を占めるなど、窒素動態において極めて重要な酵素である。ニトロゲナーゼは２つのコンポーネントから構成され、そのいずれも酸素感受性の『金属中心』を保持している。生体内においてそれら金属中心はNifUによって生合成されることが知られているが、NifUとTrxの関係はこれまで知られていない。申請者はNifUの触媒ドメインNifU1およびTrxMの発現系を構築し、精製蛋白質を用いた生化学的解析を行った。その結果、1.NifU1は酸化型グルタチオンにより酸化され、ジスルフィド結合を介した二量体を形成し、2.二量体界面および触媒部位に形成されたジスルフィド結合はTrxM依存的に還元されることが示された。さらに、嫌気チャンバーを利用した金属中心の生合成アッセイを行ったところ、3.NifU1による金属中心の生合成活性はTrxMによりおよそ４倍に上昇することが明らかとなった。本研究で得られた結果は、NifUによる金属中心の生合成にTrxが関与することを示唆する初めての成果である。
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