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ファイトケラチン合成酵素の構造及び機能解析

研究課題

研究課題/領域番号 13033031
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関福井県立大学

研究代表者

日び 隆雄  福井県立大学, 生物資源学部, 講師 (00285181)

研究分担者 黒川 洋一  福井県立大学, 生物資源学部, 助手 (40326088)
高木 昌宏  北陸先端科学技術大学院大学, 材料科学研究科, 教授 (00183434)
小田 順一  福井県立大学, 生物資源学研究科, 教授 (50027041)
研究期間 (年度) 2001 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2002年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2001年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
キーワードファイトレメディエーション / 重金属ストレス / 合成酵素 / ファイトケラチン
研究概要

植物においては、メタロチオネインの一種ファイトケラチンが重金属に対する生体防御の中心的な役割を果たしている。ファイトケラチンの合成を司どるファイトケラチン合成酵素(PCS)は、細胞内の重金属濃度に応じて活性化されることから、重金属濃度を感知する「センサー能」を持つと推定されている。本研究ではPCSの触媒機構ならびに活性化機構の解明を目標としており、今年度は発現系の改善を行うとともに、重金属センサーと予想されるC末端領域を系統的に欠損させた変異型PCSの作製および機能解析を行った。
昨年度までに、蛋白質の構造形成に関わる分子シャペロン量を増加させた発現系で、PCSの可溶化発現を改善できることを示した。本年度は引き続き、PCSの大量調製を試みたが、プロテアーゼによる分解のためか、構造解析に必要な可溶性産物の供給が困難なことが判明した。そこで、プロテアーゼ遺伝子を欠損させた大腸菌宿主での発現を検討したところ、細胞質プロテアーゼLon、ClpP、HslUの3つを欠損させたW3110D Lon、ClpP、HslUにおいて、PCSの発現量が野生株W3110に比して10倍以上と、飛躍的に改善されることを確認した。
次いで、重金属センサーとして機能すると予想されるPCSC末端を系統的に欠損させた変異体8種類(PCSΔC1,PCSΔC2,PCSΔC3,PCSΔC4,PCSΔC5,PCSΔC6,PCSΔC7,PCSΔC8)を作製し、W3110D Lon、ClpP、HslUにおける発現を確認した。C末端領域を全て欠損し、ファイトケラチン合成ドメインのみを持つ変異体(PCSΔC8)過剰発現株は、全長型PCS過剰発現株と同様にカドミウム耐性を獲得したことから、PCSΔC8にもファイトケラチン合成活性があると示唆された。PCS活性化におけるC末端領域の機能解析は今後の課題てある。一方、不溶性産物を形成しやすいPCS全長型と同様に、PCSΔC8も不溶化しやすいことが分かり、構造解析に適した試料調製のために、分子シャペロンを用いたPCSΔC8の可溶化、および蛋白質工学的手法によるPCSΔC8のフォールディング能の改善が、今後引き続き検討すべき課題であると考えている。

報告書

(2件)
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (9件)

  • [文献書誌] K.Hoshino: "Production of brain-derived neurotrophic factor in Escherichia coli by coexpression of Dsb proteins"Biosci. Biotechnol. Biochem.. 66(2). 344-350 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] J.Kohda: "Improvement of productivity of active form of glutamate racemase in Escherichia coli by coexpression of folding accessory proteins"Biochem. Eng. J.. 10. 39-45 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Hibi: "Escherichia coli B γ-glutamylcysteine synthetase : modification, purification, crystallization and preliminary crystallographic analysis"Acta Crystallographica. D58. 316-318 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Nishiya: "A Purification Method of the Diagnostic Enzyme Bacillus Uricase Using Magnetic Beads and Non-Specific Protease"Protein Expression and Purification. 25. 426-429 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Hibi et al.: "Escherichia coli B γ-glutamylcysteine synthetase: modification,purification,crystallization and preliminary crystallographic analysis"Acta Crystallographica. D58. 316-318 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Nishiya et al.: "Purification Method of the Diagnostic Enzyme Bacillus Uricase Using Magnetic Beads and Non-Specific Protease"Protein Expression and Purification. (In press). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Takagi M et al.: "Cellular toxicity of cadmium ions and their detoxification by heavy metal-specific plant peptides, phytochelatins, expressed in Mammalian cells"J.Biochem.(Tokyo).. 131(2). 233-239 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Kurokawa Y et al.: "Overproduction of bacterial protein disulfide isomerase(DsbC)and its modulator(DsbD)markedly enhances periplasmic production of human nerve growth factor in Escherichia coli"J.Biol.Chem.. 276(17). 14393-14399 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Hibi et al.: "Cystal structural of γ-glutamylcysteine synthetase from Escherichia coli B"Spring-8 User Experimental Report. 7(2001A). 180 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2018-03-28  

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