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酸素センサータンパク質FixLによる環境情報伝達機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 12680661
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生物物理学
研究機関法政大学

研究代表者

飯塚 哲太郎  法政大学, 工学部, 教授 (30029475)

研究期間 (年度) 2000 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
2002年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2001年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2000年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
キーワード酸素センサータンパク質 / FixL / FixJ / ヘムタンパク質 / 窒素固定酵素 / 活性酸素 / 活性水素 / 自動酸化 / リン酸化 / 窒素固定遺伝子 / 自己リン酸化 / 分子内情報伝達 / 分子間情報伝達 / レギュレータータンパク質 / 高スピン / 低スピン
研究概要

酸素センサータンパク質FixLは、マメ科植物の根に根粒を形成する根粒菌中に存在し、周囲の酸素濃度を感知し、窒素固定酵素の合成を遺伝子レベルで調節するヘムタンパク質である。FixLはヘム結合ドメインとキナーゼドメインから成り、前者は酸素濃度を感知し、後者はATPからリン酸基を受け取りレギュレータータンパク質FixJをリン酸化する。周囲の酸素濃度が高いときには、ヘム鉄に酸素が結合し、キナーゼ活性を示さない。しかし、酸素濃度が低下すると、ヘム鉄から酸素が解離し、キナーゼ活性が上昇してFixJのリン酸化を通して窒素固定遺伝子が活性化される。
平成12-14年度にわたる本研究では、酸素濃度の変動という環境情報が最終的に窒素固定酵素の合成にまで伝達されるプロセスの「かなめ」の位置にある酸素センサータンパク質FixLに着目し、(1)ヘム結合ドメインの構造と機能の解明、(2)他のヘムタンパク質、例えばミオグロビン、ヘモグロビンとの詳細な比較、(3)FixL分子内の情報伝達機構の解明、(4)FixLとFixJとの相互作用の解明、(5)リン酸化に伴うFixJの活性化と転写活性機構の解明などをを行うことができた。なお、FixLを含めたヘムタンパク質に共通する自動酸化メカニズムの解明については、従来の活性酸素発生説をくつがえす活性水素説を提唱したが、現時点では論文審査員と論争中である。以上、当初の研究目標のほぼ90%を達成することができたが、上記の自動酸化メカニズムの解明については今後の展開を待ちたい。

報告書

(4件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (19件)

  • [文献書誌] Masahiro Mukai et al.: "Roles of Ile209 and Ile210 on the Heme Pocket Structure and Regulation of Histidine Kinase Activity of Oxygen Sensor FixL from Rhizobium meliloti"Biochemistry. 39. 13810-13816 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hideyuki Miyatake et al.: "Sensory Mechanism of Oxygen Sensor FixL from Phizobium Meliloti : Crystallographic, Mutagenesis and Resonance Raman Spectroscopic Studies"J.Mol.Biol.. 301. 415-431 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takashi Hayashi et al.: "Contribution of Heme-Propionic Side Chains to Structure and Function of Myoglobin : Chemical approach by Artificially Created Prosthetic Groups"J.Inorg.Chem.. 91. 94-100 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 飯塚哲太郎: "「吸収スペクトルからタンパク質の構造を探る」in「光が拓く生命科学」第8巻「夢の光-放射光が拓く生命科学の神秘」(安岡則武・木原裕 編)"共立出版. 171(57-70) (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yoshitsugu Shiro et al.: ""Physiological Functions and Molecular Structure of New Proteins" in "Molecular Anatomy of Cellular Systems" (I.Endo, I.Yamaguchi, T.Kudo, H.Osada, and T.Shibata, Eds.)"Elsevier. 231(189-204) (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 飯塚哲太郎: "「金属タンパク質の解析」in「新タンパク質科学実験法」第4巻(大島泰郎、鈴木紘一、藤井義明、村松喬 編)"東京化学同人(印刷中). (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masahiro Mukai et al.: "Roles of Ile209 and Ile210 on the Heme Pocket Structure and Regulation of Histidine Kinase Activity of Oxygen Sensor FixL from Rhizobium meliloti"Biochemistry. 39. 13810-13816 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hideyuki Miyatake et al.: "Sensory Mechanism of Oxygen Sensor FixL from Rhizobium meliloti: Crystallographic, Mutagenesis and Resonance Raman Spectroscopic Studies"J. Mol. Biol.. 301. 415-431 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takashi Hayashi et al.: "Contribution of Heme-Propionic Side Chains to Structure and Function of Myoglobin: Chemical approach by Artificially Created Prosthetic Groups"J. Inorg. Chem.. 91. 94-100 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tetsutaro Iizuka: "How to Probe the Protein Structure with Absolution Spectroscopies in "Optics and Biosciences Vol.8 ; A Dream Light, Synchrotron Radiation, Opens the Mystery of Life", N. Yasuoka and Y. Kihara Eds., Book in Japanese"Kyouritu, Tokyo, Japan. 57-70 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yoshitsugu Shiro et al.: "Physiological Functions and Molecular Structure of New Proteins in "Molecular Anatomy of Cellular Systems", I. Endo, I. Yamaguchi, T. Kudo, H. Osada, and T. Shibata, Eds."Elsevier, the Netherland. 189-204 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tetsutaro Iizuka: "Analysis of Metalloproteins in "New Experimental Methods in Protein Science Vol.4", T. Ooshima, K. Suzuki, Y. Hujii, and T. Muramatsu, Eds., Book in Japanese."Tokyo Kagaku Dokin, Tokyo, Japan (in press). (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 飯塚哲太郎: "「金属タンパク質の解析」in「新蛋白質科学実験法」(大島泰郎、鈴木紘一、藤井義明、村松喬 編)"東京化学同人(印刷中). (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 飯塚哲太郎: "「生物物理へのインパクト-加速器の進歩から生まれた構造生物学」in「現代物理学の歴史と展望」(荒船次郎、江沢洋、中村孔一、米沢富美子 編)"朝倉書店(印刷中). (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Shiro, Y., Iizuka, T.ほか: ""Physiological Functions and Molecular Structure of New Proteins" in "Molecular Anatomy of Cellular Systems" (I. Endo, I. Yamaguchi, T. Kudo, H. Osada, and T. Shibata, Eds.)"Elsevier(印刷中). (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Saito, K. ほか: "Characterization of Functional Residues for transcriptional Activation of FixJ in Rhizobial Oxygen Sensing System"J. Biol. Chem.. (In press). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Masahiro Mukai: "Roles of Ile209 and Ile210 on the Heme Pocket Structure and Regulation of Histidine Kinase Activity of Oxygen Sensor FixL from Rhizobium meliloti."Biochemistry. 39・45. 13810-13816 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Hideyuki Miyatake: "Sensory Mechanism of Oxygen Sensor FixL from Rhizobium meliloti : Crystallographic, Mutagenesis and Resonance Raman Spectroscopic Studies."J.Mol.Biol.. 301・. 415-431 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 飯塚哲太郎: "「吸収スペクトルからタンパク質の構造を探る」 in 「光が拓く生命科学」第8巻「夢の光-放射光が拓く生命科学の神秘」(安岡則武,木原裕 編)"共立出版. 171(57-70) (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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