2014 Fiscal Year Annual Research Report
光受容体フォトトロピンの光情報認識からキナーゼ活性化に至る分子機構の解明
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25840047
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
中曽根 祐介 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (00613019)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | phototropin / LOVドメイン / 蛋白質反応 / 過渡回折格子法 / 光センサータンパク質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Phototropin (phot) は、高等植物や藻類の様々な運動反応を制御する青色光センサー蛋白質であり、光受容を担うLOVドメインと光依存的に活性化されるkinaseドメインからなる。その活性化機構を明らかにするため、本研究では緑藻（クラミドモナス（Cr）やオストレオコッカス（Ot））由来の全長photの精製を行い、過渡回折格子（TG）法により光反応ダイナミクスの検出を行った。その結果、Cr-photは光依存的に2量体化する様子が観測され、同時に二次構造の変化も誘起されることがわかった。これらの反応は主にLOV1ドメインによって制御されることがわかり、kinaseドメインの活性制御に重要と考えられているLOV2ドメインの寄与は小さかった。全長蛋白質から各ドメインを切り出した試料を測定することで構造変化部位の特定を行ったが、LOV1とLOV2をつなぐhinge領域で顕著な動きがあることが示された。一方、Ot-photでは光依存的な会合反応は検出されず、代わりにヘリックス構造の崩壊反応が観測された。この反応はLOV2ドメインが支配的に制御しており、LOV2ドメインとkinaseドメインを結ぶlinker領域で起こっていることが示唆された。さらにATPを加えた系で測定を行う事により自己リン酸化過程の検出を行い、Ot-photでは拡散係数がリン酸化によって減少する様子を捉える事に成功した。以上の結果はkinase活性化機構を解明する上で重要な知見であり、また分子レベルでの光反応の様相が生物種によって大きく異なる、つまりphotの多様性を示す結果となった。
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