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フェレドキシンと亜硫酸還元酵素の電子伝達複合体の静的・動的構造の形成機構の研究

研究課題

研究課題/領域番号 13J03956
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 構造生物化学
研究機関大阪大学

研究代表者

金 宙妍  大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード蛋白質間相互作用 / フェレドキシン / 亜硫酸還元酵素 / 等温滴定熱量測定 / NMR / 酵素活性 / 分子間相互作用 / 静電的相互作用 / 非静電的相互作用 / 結晶構造解析 / ITC / 電子伝達 / フェレトキシン / 熱測定 / 溶液NMR分光学
研究実績の概要

平成27年度は生理的条件を考慮したフェレドキシン(Fd)と亜硫酸還元酵素(SiR)間の分子間相互作用とSiR活性との関連性を調べた。
最初にNaCl濃度変化(0~400mM)の効果を酵素活性測定で調べた。Fd依存的なSiR活性測定は両蛋白質間の相互作用を反映する。NaCl濃度の上昇とともにFd依存的SiR活性は高まったが、40~80mM 以上のNaCl濃度ではSiR活性が低下し、200 mM以上ではSiR活性が殆ど観測できなかった。これらの結果から、SiRの活性はFdとの相互作用によって調節されることが示された。
次は、等温滴定熱測定を用い、FdとSiR間の相互作用を熱力学的に調べた。FdとSiR間の相互作用は発熱反応であり、エンタルピー変化とエントロピー変化が複合体形成の駆動力であった。NaCl濃度の上昇は、エンタルピーの寄与を低くし、両蛋白質間の親和力を徐々に低下させた。駆動力の寄与から、静電・非静電的相互作用がFd:SiR複合体形成に重要であることが分かった。
溶液NMR分光法を用い、各NaCl濃度でのFdとSiR間の相互作用をアミノ酸残基レベルで調べた。15N安定同位体標識したFdにSiRを加えて2次元HSQC測定を行い、SiRとの相互作用に関わるFdの残基の同定と動いたFdのNMRピークの移動度を計算した。NaCl濃度に関係なくSiRとの結合部位は類似していたが、静電・非静電残基が多く存在し、複合体を安定化させていた。しかし、Fdの両末端および[2Fe-2S]クラスタ前の静電・非静電残基は、NaCl濃度依存的な化学シフト摂動を表した。
以上の結果から、①複合体の安定化および親和力の調節に、静電・非静電的相互作用の両方の非共有結合が重要であること②生理的条件に近いイオン強度でのFd:SiR複合体の配向がSiRの活性を最大化することが提案された。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2016 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件) 図書 (3件)

  • [雑誌論文] Structural and mutational studies of an electron transfer complex of maize sulfite reductase and ferredoxin2016

    • 著者名/発表者名
      Ju Yaen Kim, Masato Nakayama, Hiroshi Toyota, Genji Kurisu, Toshiharu Hase
    • 雑誌名

      The Journal of Biochemistry

      巻: 未定 号: 2 ページ: 101-109

    • DOI

      10.1093/jb/mvw016

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Physicochemical nature of interfaces controlling ferredoxin NADP+ reductase activity through its interprotein interactions with ferredoxin2015

    • 著者名/発表者名
      Misaki Kinoshita, Ju Yaen Kim, Satoshi Kume, Yukiko Sakakibara, Toshihiko Sugiki, Chojiro Kojima, Genji Kurisu, Takahisa Ikegami, Yuji Goto, Toshiharu Hase, Yoko Kimata-Ariga, Young-Ho Lee
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta

      巻: 1847 ページ: 1200-1211

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] NMR and ITC studies of an electron transfer complex of sulfite reductase and ferredoxin formed by a weak protein-protein interaction2015

    • 著者名/発表者名
      Ju Yaen Kim
    • 学会等名
      Institute of Protein Research Retreat 2015
    • 発表場所
      淡路夢舞台国際会議場(兵庫県,淡路市)
    • 年月日
      2015-11-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Delicate balance of noncovalent forces control the electron transfer complex between ferredoxin and sulphite reductase to optimize enzymatic activity2015

    • 著者名/発表者名
      Ju Yaen Kim, Misaki Kinoshita, Takahisa Ikegami, Genji Kurisu, Yuji Goto, Toshiharu Hase, Young-Ho Lee
    • 学会等名
      The 29th Annual symposium of the Protein Society
    • 発表場所
      Barcelona, Spain
    • 年月日
      2015-07-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on a hydrophobic and non-charged interaction between sulfite reductase and ferredoxin2014

    • 著者名/発表者名
      Ju Yaen Kim, Yusuke Hironaka, Young-Ho Lee, Genji Kurisu, and Toshiharu Hase
    • 学会等名
      第87回日本生化学会大会
    • 発表場所
      京都、国立京都国際会館
    • 年月日
      2014-10-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Relationship between enzyme reaction and molecular interaction of ferredoxin and sulfite reductase2014

    • 著者名/発表者名
      Ju Yaen Kim, Young-Ho Lee, Genji Kurisu, Yuji Goto, and Toshiharu Hase
    • 学会等名
      第14回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      横浜、ワークピア横浜
    • 年月日
      2014-06-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Structure of an electron transfer complex of ferredoxin and sulfite reductase and analysis of their molecular interaction2014

    • 著者名/発表者名
      Ju Yaen Kim, Masato Nakayama, Young-Ho Lee, Genji Kurisu, and Toshiharu Hase
    • 学会等名
      9th international workshop, Sulfur metabolism in plants
    • 発表場所
      ドイツ、フライブルク
    • 年月日
      2014-04-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Intermolecular electrostatic interaction between ferredoxin and sulfite reductase studied by isothermal titration calorimetry and nuclear magnetic resonance2013

    • 著者名/発表者名
      金宙妍
    • 学会等名
      第86回日本生化学会大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県)
    • 年月日
      2013-09-13
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] Methods in Molecular Biology2016

    • 著者名/発表者名
      Misaki Kinoshita, Ju Yaen Kim, Yuxi Lin, Natalia Markova, Toshiharu Hase, Young-Ho Lee
    • 総ページ数
      500
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [図書] Molecular Physiology and Ecophysiology of Sulfur2015

    • 著者名/発表者名
      Ju Yaen Kim, Takahisa Ikegami, Yuji Goto, Toshiharu Hase, Young-Ho Lee
    • 総ページ数
      259
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [図書] Sulfur Metabolism in Plants. Molecular Physiology and Ecophysiology.2015

    • 著者名/発表者名
      Ju Yaen Kim, Takahisa Ikegami, Yuji Goto, Toshiharu Hase and Young-Ho Lee
    • 総ページ数
      300
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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