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2014 Fiscal Year Annual Research Report

病原微生物におけるヘム獲得システムの構造基盤

Publicly Offered Research

Project AreaStructural basis of cell-signalling complexes mediating signal perception, transduction and responses
Project/Area Number 25121739
Research InstitutionThe Institute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

杉本 宏  独立行政法人理化学研究所, 放射光科学総合研究センター, 専任研究員 (90344043)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Keywordsヘム / X線結晶構造解析
Outline of Annual Research Achievements

病原菌にとって鉄の獲得は、ヒトへの感染増殖に必須である。そのためにヘム鉄を奪取するシステムや、細胞内外のヘムを感知するシステムを有する。本研究では、病原菌でABCファミリーに属するヘムトランスポーターのX線結晶構造解析による作動原理の解明を目指した。また、ヘム鉄を感知する二成分情報伝達系タンパク質が情報伝達を行うメカニズムの解析を行った。
1. ヘムの輸送システムについては、これまでに決定したヘムトランスポーターBhuUVとペリプラズムヘム結合蛋白質BhuTとの複合体やBhuT単独の結晶構造に加えて、H26年度はBhuUVのヌクレオチドフリー型の構造を決定した。BhuUサブユニット内の膜貫通部位で形成されるヘム輸送経路はペリプラズム側が表面のヘリックスによって閉じており、細胞質側に開いた状態を示した。このような特徴は休止状態と考えられるBhuUV-T複合体構造でも観測されており、輸送経路のゲート構造に大きな違いは見られない。反応サイクルでは、観測された内向きの構造からペリプラズム側に輸送経路が開くような構造への変化によってヘムを受け取れる初期状態に戻ることが示唆される。
2. ヘムセンサーはChrSとChrAという2つのタンパク質から構成される。ChrSは膜貫通領域を含むこともあり、上質な結晶の調製が困難で、構造解析に必要な分解能を示す結晶が得られなかった。ChrSからリン酸基シグナルを受け取る下流因子であるChrAについては 高分解能での構造決定に成功した。ChrAはリン酸化ドメインとDNA結合ドメインの2つのドメインから構成される。転写因子機能の活性化にとって重要となるドメインのオリエンテーションとリンカー領域の構造は他のファミリータンパク質には見られないユニークな特徴を示した。構造比較によりChrAの転写活性制御のメカニズムについての構造基盤が明らかとなった。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (9 results)

All 2014

All Presentation (9 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Presentation] 病原菌由来ヘムトランスポーターのX線結晶構造解析2014

    • Author(s)
      中村希、直江洋一、土井章弘、杉本宏、城宜嗣
    • Organizer
      平成26年度日本結晶学会年会
    • Place of Presentation
      東京都文京区 東京大学弥生講堂
    • Year and Date
      2014-11-01 – 2014-11-01
  • [Presentation] バクテリアのヘム輸送ABCトランスポーターの立体構造と分子機構2014

    • Author(s)
      杉本 宏
    • Organizer
      第87回日本生化学会年会
    • Place of Presentation
      京都府京都市 国立京都国際会館
    • Year and Date
      2014-10-17 – 2014-10-17
    • Invited
  • [Presentation] Conformational change of Periplasmic Heme-Binding Protein in ABC transporter2014

    • Author(s)
      Nozomi Nakamura, Youichi Naoe, Akihiro Doi, Hiroshi Sugimoto, Yoshitsugu Shiro
    • Organizer
      第2回ピコバイオロジー研究所国際シンポジウム
    • Place of Presentation
      兵庫県赤穂郡 兵庫県立先端科学技術支援センター
    • Year and Date
      2014-09-10 – 2014-09-10
  • [Presentation] Conformational change of periplasmic heme-binding protein in ABC transporter.2014

    • Author(s)
      Nozomi Nakamura, Youichi Naoe, Akihiro Doi, Yoshitsugu Shiro, Hiroshi Sugimoto
    • Organizer
      IUCr 2014 -23rd Congress
    • Place of Presentation
      Canada, Montreal
    • Year and Date
      2014-08-11 – 2014-08-11
  • [Presentation] Inward-facing conformation of the bacterial heme transporter.2014

    • Author(s)
      Hiroshi Sugimoto, Youichi Naoe, Nozomi Nakamura, Akihiro Doi, Yoshitsugu Shiro
    • Organizer
      IUCr 2014 -23rd Congress
    • Place of Presentation
      Canada, Montreal
    • Year and Date
      2014-08-11 – 2014-08-11
  • [Presentation] 病原菌ヘムトランスポーターのX線結晶構造解析2014

    • Author(s)
      杉本 宏、直江 洋一、中村 希、土井 章弘、城 宜嗣
    • Organizer
      第41回生体分子科学討論会
    • Place of Presentation
      福岡県福岡市 九州大学西新プラザ
    • Year and Date
      2014-06-06 – 2014-06-06
  • [Presentation] Challenges in the structure determination of membrane proteins by X-ray crystallography.2014

    • Author(s)
      Hiroshi Sugimoto
    • Organizer
      EMtech Colloquium
    • Place of Presentation
      Malaysia, Putrajaya
    • Year and Date
      2014-05-26 – 2014-05-27
    • Invited
  • [Presentation] 病原菌由来ヘム結合タンパク質における柔軟なヘム認識2014

    • Author(s)
      中村希, 直江洋一, 杉本宏, 城宜嗣
    • Organizer
      第6回日本生物物理学会 中国四国支部大会
    • Place of Presentation
      鳥取県鳥取市 とりぎん文化会館
    • Year and Date
      2014-05-17 – 2014-05-18
  • [Presentation] ヘムトランスポーターの結晶構造から見えてきた動的構造と曖昧な分子認識2014

    • Author(s)
      杉本宏
    • Organizer
      分子システム研究 第3回春季研究会
    • Place of Presentation
      滋賀県彦根市 かんぽの宿彦根
    • Year and Date
      2014-04-24 – 2014-04-25

URL: 

Published: 2016-06-01  

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