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植物ホルモン(エチレン)センサー蛋白質の構造解析

研究課題

研究課題/領域番号 12680666
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
研究機関特殊法人理化学研究所

研究代表者

城 宜嗣  理化学研究所, 生体物理化学研究室, 主任研究員 (70183051)

研究分担者 中村 寛夫  理化学研究所, 生体物理化学研究室, 先任研究員 (80270594)
朴 三用  横浜市立大学, 大学院・総合理学研究科, 助教授 (20291932)
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
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2002年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2001年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2000年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
キーワードエチレン / 植物ホルモン / 二成分系 / ヒスチジンキナーゼ / 銅(I)錯体 / XAFS / センサー蛋白質 / センサータンパク質 / エチレン受容体 / 二成分情報伝達系 / リン酸移転 / 銅
研究概要

エチレンは植物ホルモンとして、発芽、発根、実の熟成、落葉など、植物の生活環に深く関わっている。エチレンは植物細胞中に存在する受容体ETR1に結合することが、その生理活性発現の初発段階である。ETR1は二成分系と呼ばれる、生物に普遍的に存在する細胞内情報伝達系のセンサー蛋白質に属し、エチレン濃度を感知するセンサー部位とリン酸化活性を持つヒスチジンキナーゼ部位よりなっていることが分かっている。本研究では、ETR1のセンサー部位の存在するとされている銅(Cu^<1+>)がエチレン結合部位であることの直接的証拠を得ることは第一の目的とした。そのために、(1)三回膜貫通蛋白質であるETR1のセンサー部位を大腸菌で大量に発現する系を確立する、(2)その組み換えETR1センサー部位の精製法を確立する、(3)生化学的手法により蛋白質としての性質を調べる、以上の結果を基に、(4)エチレンの有無でX線吸収スペクトル(XAFS)を測定する、(5)XAFSの解析法を確立する、(5)単結晶作成を試みる、手順で研究を行った。約70%の精製度の組み換えETR1センサー部位を得る事が出来、CDスペクトル測定からαヘリックス含量を見積もる事が出来た。Cu-K-吸収端XAFSスペクトルがエチレンの有無で変化する事を見い出した。しかし、試料濃度が低いため、配位構造解析ができる程度の良質のスペクトルは得られなかった。そこで、量子化学計算DVXα法を用いて吸収端近傍のスペクトルから配位構造を推定する方法も開発し、いくつかの銅蛋白質(アズリン、プラストシアニンなど)の配位構造解析でテストした。単結晶作成は種々の条件で試みたが、微結晶は得られたが、単結晶までには至らなかった。一方、ETR1の属するセンサーヒスチジンキナーゼの一般的な性質を知るために、酸素センサー蛋白質FixLのセンサー部位と他のセンサー蛋白質のヒスチジンキナーゼのキメラ蛋白質を作成しその性質から、蛋白質内情報伝達の機構を議論した。同様の観点から、FixLの種々の変異体を作成した。

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

    (42件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (42件)

  • [文献書誌] I.Matsunaga, A.Yamada, D.-S.Lee, E.Obayashi, N.Fujiwara, K.Kobayashi, H.Ogura, Y.Shiro: "Enzymatic Reaction of Hydrogen Peroxide-Dependent Proxygenase Cytochrome P450s : Kinetic Deuterium Isotope Effects and Analyses by Resonance Roman Spectroscopy"Biochemistry. 41. 1886-1892 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Saito, E.Ito, K.Hosono, K.Nakamura, K.Imai, T.Iizuka, Y.Shiro, H.Nakamura: "The uncoupling of oxygen sensing, phosphorylation signaling and transcriptional activation in oxygen sensor FixL, and FixJ mutants"Molecualr Microbiology. (印刷中). (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] D.-S.Lee, A.Yamada, H.Sugimoto, I.Matsunaga, H.Ogura, K.Ichihara, S.Adachi, S.-Y.Park, Y.Shiro: "Substrate Recognition and Molecular Mechanism of Fatty Acid Hydroxylation by Cytochrome P450 from Bacillus subtilis : Crystallographic, Spectroscopic and Mutational Studies"J.Biol.Chem.. (印刷中). (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] R.Makino, E.Obayashi, N.Homma, Y.Shiro, H.Hori: "YC-1 Facilitates Release of the Proximal His Residue in the NO and CO Complexes of Soluble Guanylate Cyclase"J.Biol.Chem.. (印刷中). (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kumita, S.Yamada, H.Nakamura, Y.Shiro: "Chimeric sensory kinases containing O2 sensor domain of FixL, and histidine kinase domain from thermophile"Biochem.Biophys.Acta. (印刷中). (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Sawai, N.Kawada, K.Yoshizato, H.Nakajima, S.Aono, Y.Shiro: "Characterization of Heme Environmental Structure of Cytoglobin, A Fourth Globin in Human"Biochemistry. (印刷中). (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Shiro, Y.Isogai, H.Nakamura, T.Iizuka: "Molecular Anatomy of Cellular System"編者(I.Endo, T.Kudo, H.Osada, T.Shibata, I.Yamaguchi) Elsevier Science B.V.. 231(189-204) (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Nakamura, K. Saito and Y. Shiro: "Quantitative Measurement of Radioactive Phosphorylated Proteins in Wet Polyacrylamide Gels"Anal. Biochem.. 294. 187-188 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] D.-S. Lee, S.-Y. Park, K. Yamane, E. Obayashi, H. Hori and Y. Shiro: "Structural Characterization of n-Butyl-isocyanide Complexes of Cytochromes P450nor and P450cam"Biochemistry. 40. 2669-2677 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Kudo, N. Takaya, S.-Y. Park, Y. Shiro and H.Shoun: "A Positively Charged Cluster Formed in the Heme-distal Pocket o Cytochrome P450nor Is Essential for Interaction with NADH"J. Biol. Chem.. 276. 5020-5026 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I G. Denisov, S.-C. Hung, K. E. Weiss, M. A. McLean, Y. Shiro, S.-Y. Park, P. M. Champion and S. G. Sligar: "Characterization of the Oxygenated Intermediate of the Thermophilic Cytochrome P450 CYP119"J. Inorg. Biochem.. 87. 215-226 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A. Kikuchi, S.-Y. Park, H. Miyatake, D. Sun, M.Sato, T. Yoshida and Y. Shiro: "Crystal Structure of Rat Biliverdin Reductase"Nature Strl. Biol.. 8. 221-225 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] D.-S. Lee, A. Yamada, I. Matsunaga, K. Ichihara, S.Adachi, S.-Y. Park and Y. Shiro: "Crystallization and Preliminary X-ray Diffraction Analysis of Fatty-aci Hydroxylase Cytochrome P450BSβ from Bacillus subtilis"Acta Crystal.. D58. 687-689 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Hayashi, T. Matsuo, Y. Hitomi, K. Okawa, A. Suzuki, Y. Shiro, T. Iizuka, Y. Hisaeda and H.Ogoshi: "Contribution of Heme-propionate Side Chains to Structure and Function of Myoglobin: Chemical Approach by Artificially Created Prosthetic Groups"J. Inorg. Biochem.. 91. 94-100 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Sakai,Y. Matsui, T. Kouyama, Y. Shiro and S.Adachi: "Optical monitoring of freeze-trapped reaction intermediates in protein crystals: a microspectrophotometer for cryogenic protein crystallography"J. Appl. Cryst. 35. 270-273 (2002)

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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] I. Matsunaga, A. Yamada, D.-S. Lee, E. Obayashi, N. Fujiwara, K. Kobayashi, H. Ogura and Y. Shiro: "Enzymatic Reaction of Hydrogen Peroxide-Dependent Peroxygenase Cytochrome P450s : Kinetic Deuterium Isotope Effects and Analyses by Resonance Raman Spectroscopy"Biochemsitry. 41. 1886-1892 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Saito, E. Ito, K. Hosono, K. Nakamura, K. Imai, T. Iizuka, Y. Shiro and H. Nakamura: "The uncoupling of oxygen sensing, phosphorylation signaling and transcriptional activation in oxygen sensor FixL and FixJ mutants"Molecular Microbiology. (in press). (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] D.-S. Lee, A. Yamada, H. Sugimoto, I. Matsunaga, H. Ogura, K. Ichihara, S. Adachi, S.-Y. Park and Y.Shiro: "Substrate Recognition and Molecular Mechanism of Fatty Acid Hydroxylation by Cytchrome P450 from Bacillus subtilis: Crystallographic, Spectroscopic and Mutational Studies"J. Biol. Chem.. (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] R. Makino, E. Obayashi, N. Homma, Y. Shiro and H. Hori: "YC-1 Facilitates Release of the Proximal His Residue in the NO and CO Complexes of Soluble Guanylate Cyclase"J. Biol. Chem.. (in press). (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Kumita, S. Yamada, H. Nakamura and Y. Shiro: "Chimeric sensory kinases containing O2 sensor domain of FixL and histidine kinase domain from tharmophile"Biochim. Biophys. Acta. (in press). (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Sawai, N. Kawada, K. Yoshizato, H. Nakajima,S. Aono, and Y. Shiro: "Characterization of Heme Environmental Structure of Cytoglobin, A Fourth Globin in Human"Biochemistry. (in press). (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Shiro, Y. Isogai, H. Nakamura and T. Iizuka, Eds. by I. Endo, T Kudo, H. Osada, T. Shibata and I. Yafliaguchi: "Physiological functions and molecular structures of new types of hemoprotelns, Molecular Anatomy of Cellular System V."Elsevier Science B.. 189-204 (2002)

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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] I.Matsunaga, A.Yamada, D.-S.Lee, E.Obayashi, N.Fujiwara, K.Kobayashi, H.Ogura, Y.Shiro: "Enzymatic Reaction of Hydrogen Peroxide-Dependent Peroxgenase Cytochrome P450s : Kinetic Deuterium Isotope Effects and Analyses by Resonance Raman Spectroscopy"Biochemistry. 41. 1886-1892 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Saito, E.Ito, K.Hosono, K.Nakamura, K.Imai, T.Iizuka, Y.Shiro, H.Nakamura: "The uncoupling of oxygen sensing, phosphorylation signaling and transcriptional activation in oxygen sensor FixL and FixJ mutants"Molecular Microbiology. 48(印刷中). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] D.-S.Lee, A.Yamada, H.Sugimoto, I.Matsunaga, H.Ogura, K.Ichihara, S.Adachi, S.-Y.Park, Y.Shiro: "Substrate Recognition and Molecular Mechanism of Fatty Acid Hydroxylation by Cytchrome P450 from Bacillus subtilis : Crystallographic, Spectroscopic and Mutational Studies"J.Biol.Chem.. 278(印刷中). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] R.Makino, E.Obayashi, N.Homma, Y.Shiro, H.Hori: "YC-1 Facilitates Release of the Proximal His Residue in the NO and CO Complexes of Soluble Guanylate Cyclase"J.Biol.Chem.. 278(印刷中). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Kumita, S.Yamada, H.Nakamura, Y.Shiro: "Chimeric sensory kinases containing O2 sensor domain of FixL and histidine kinase domain from thermophile"Biochim.Biophys.Acta. 1646(印刷中). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Sawai, N.Kawada, K.Yoshizato, H.Nakajima, S.Aono, Y.Shiro: "Characterization of Heme Environmental Structure of Cytoglobin, A Fourth Globin in Human"Biochemistry. 42(印刷中). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Shiro, Y.Isogai, H.Nakamura, T.Iizuka: "Molecular Anatomy of Cellular System"編者(I.Endo, T.Kudo, H.Osada, T.Shibata and I.Yamaguchi) Elsevier Science B.V.. 231 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Takashi Kudo: "Redox Properties and Coordination Structure or the Home in the CO-sensing Transcriptional Activator CooA"The Journal of Biological Chemistry. 276・10. 7055-7061 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Dong-Sun Lee: "Structural Characterization of n-Butyl-isocyanide Complexes of Cytochromes P45Onor and P450cam"Biochemiatry. 40・9. 2669-2677 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Akihiro Kikuchi: "Crystal structure of rat biliverdin reductase"Nature Structural Biology. 8・3. 221-225 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Hiro Nakamura: "Quantitative Measurement of Radioactive Phosphorylated Proteins in Wet Polyacrylamide Gels"Analytical Biochemistry. 294. 187-188 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Shin-ichi Adachi: "The RIKEN structural biology beamline II (BL44B2) at the SPring-8"Nuclear Instrments & Methods in Physics Research. 711-714 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Hideaki Shimizu: "X-ray structure of nitric oxide reductase (cytochrome P45Onor) at atomic resolution"Acta Crystallography. D58. 81-89 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 中村寛夫: "生物物理"シグナル変換2成分系タンパク質. 4 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Shimizu,H.,Obayashi,E.,Gomi,Y.,Arakawa,H.,Park,S.-Y., et al.: "Proton Delivery in NO Reduction by Fungal Nitric Oxide Reductase : Cryogenic-crsyatllography, Spectroscopy and Kinetics of Ferric-NO Complexes of Wild-Type……"J.Biol.Chem.. 275. 4816-4826 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Shimizu,H.,S.-Y.Park,D.-S.Lee,Shoun,H.,Shiro,Y.: "Crystal Structures of Cytochrome P450 nor and Its Mutants (Σερ286→Val,Thr) in the Ferric Resting State at Cryogenic Temperature : A Comparative Analysis with……"J.Inorg.Biochem.. 81. 191-205 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Miyatake,H.,Mukai,M.,Park,S-Y.,Adachi,S.,Tamura,K., 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)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Park,S.-Y.,Yamane,K.,Adachi,S.,Shiro,Y.,Weiss,K.E.,Sligar,S.G.: "Crystallization and Preliminary X-ray Diffraction Analysis of Cytochrome P450 (CYP119) from Sulfolobus solfataricus"Acta Crystall.. D56. 1173-1175 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Sun,D.,Sato,M.,Yoshida,T.,Shimizu,H.,Miyatake,H.,Adachi,S., et al.: "Crystallization and Preliminary X-ray Diffraction Analysis of a Rat Biliverdine Reductase"Acta Crystall.. D56. 1180-1182 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Mukai,M.,Nakamura,K.,Nakamura,H.,Iizuka,T.,Shiro,Y.: "Role 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)

    • 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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