Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
硫黄は生物にとって必須の元素の一つである。植物や細菌は環境中から無機硫黄を同化してシステイン等を合成することが可能であり、硫黄の地球環境循環において重要な役割を果たす。本研究では、我々の研究グループが構造と機能を明らかにした新奇チオ硫酸トランスポーターYeeEとそのパートナー因子である硫黄転移酵素に着目する。そして、構造解析や詳細な機能解析からそれら複合体の立体構造やそれらと基質との相互作用の詳細を解析し、YeeE等が持つ保存されたシステイン残基とチオ硫酸イオン間の硫黄特異的な相互作用に由来する独自のメカニズムを解明する。
硫黄は生物にとって必須元素の一つである。細菌等は環境中から無機硫黄を取り込み、システイン等の有機硫黄を合成することが可能である。申請者のグループは、膜タンパク質YeeEがチオ硫酸イオンの取り込みに関わることを示し、その構造・機能を明らかにした。加えて、YeeEと協働してチオ硫酸イオンの分解に関わると推測される細胞質の硫黄転移酵素YeeDともチオ硫酸イオンの取り込みに重要であると見出している。しかし、それらがどのように協働するかは分かっておらず、また、YeeE等が持つ機能に重要な保存されたシステイン残基の具体的な役割も依然として不明であった。本研究では、YeeE、YeeDによる細菌のチオ硫酸イオンの取り込み機構を解明すべく研究を進めた。精製YeeEや精製YeeDを用いた解析から、それぞれがチオ硫酸イオンの膜透過や分解に働くことを示した。YeeEとYeeDの協働機構を解明するために、その複合体構造をX線結晶構造解析でYeeE-YeeD複合体の立体構造を解明した。このYeeE-YeeD複合体構造では、YeeD活性部位システインはYeeEの出口に配置され、YeeEのチオ硫酸イオンの輸送に関わる3つのシステインと同様に等間隔で並んでいた。そのため、YeeDの活性部位のシステイン残基はチオ硫酸イオンの分解だけではなく輸送にも関わることが示唆された。以上の結果などから、YeeEとYeeDが保存されたシステイン残基を利用して細胞質へとチオ硫酸イオンを輸送・分解する機構を明らかにすることができた。加えて、YeeE/Dと同族ファミリーのタンパク質複合体構造を決定するとともに、異なる無機硫黄輸送タンパク質複合体のタンパク質結晶を得ることに成功しており、硫黄の膜輸送に関わるタンパク質の構造基盤を明らかにすることができつつある。
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2025 2024 2023 2022
All Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results, Peer Reviewed: 6 results, Open Access: 7 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)
bioRxiv
Volume: -
10.1101/2025.01.03.631273
Nature Communications
Volume: 16 Issue: 1 Pages: 225-225
10.1038/s41467-024-54875-x
10.1101/2025.04.02.646771
Proceedings of the National Academy of Sciences
Volume: 122 Issue: 16
10.1073/pnas.2500366122
PLOS BIOLOGY
Volume: 22 Issue: 4 Pages: e3002601-e3002601
10.1371/journal.pbio.3002601
Journal of Biological Chemistry
Volume: 300 Issue: 10 Pages: 107735-107735
10.1016/j.jbc.2024.107735
STAR Protocols
Volume: 4 Issue: 2 Pages: 102178-102178
10.1016/j.xpro.2023.102178
Volume: 298 Issue: 11 Pages: 102572-102572
10.1016/j.jbc.2022.102572
