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X線結晶解析法によるフェレドキシンと亜硫酸還元酵素による電子伝達複合体の構造研究

研究課題

研究課題/領域番号 15770067
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 構造生物化学
研究機関東京大学 (2004)
大阪大学 (2003)

研究代表者

栗栖 源嗣  東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助教授 (90294131)

研究期間 (年度) 2003 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2004年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2003年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
キーワードX線結晶解析 / 電子伝達 / 光合成 / 硫黄同化 / 複合体 / 放射光 / 相互作用 / NMR解析 / 結晶化 / 異常分散効果 / 蛋白質複合体
研究概要

一般にフェレドキシン(Fd)とFd依存性酵素間の電子の授受は電子伝達複合体を形成して行なわれることが知られている。共同研究者の大阪大学長谷教授グループによるFd改変体を用いた相互作用実験から、種々の還元酵素はそれぞれFdの異なったアミノ酸残基を認識しているという興味深い実験結果が報告されている(J.Biol.Chem.274,29399(1999))。電子伝達複合体の形成様式が電子を受け取る側の酵素の種類によって個別的であることは、炭素、窒素、硫黄の各代謝系へ光還元力を分配する位置にあるFdが構造のレベルで電子伝達を制御している可能性を示している。
今回、本若手研究において硫黄同化において重要な役割を担う亜硫酸還元酵素とFdとの複合体の結晶構造解析に成功した。構造解析に成功したのは、正方晶系(P4_12_12,a=103.324,b=103.324,c=255.088Å,α,β,γ=90°)の結晶である。X線回折強度データ収集は高エネルギー加速器研究機構、物質構造科学研究所、放射光研究施設において行い、亜硫酸還元酵素とFdに含まれる鉄原子の吸収端近傍に於ける多波長異常分散法により構造解析した。鉄原子の異常分散差を係数とした差フーリエマップ上にシロヘム、4Fe-4Sクラスター、それにフェレドキシンの2Fe-2Sクラスターに含まれる鉄原子12個を確認している。現在、2.2Å分解能で分子モデルを構築中である。
まだ分子モデルを構築中なので、現段階では正確な分子構造について考察することは出来ないが、シロヘム、4Fe-4Sクラスター、フェレドキシンの2Fe-2Sクラスターの3つの酸化還元中心間の距離は、それぞれ4.3,13.8Åである。

報告書

(2件)
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (6件) 文献書誌 (5件)

  • [雑誌論文] A Structural basis of Equisetum arvense Ferredoxin isoform II producing an alternative election transfer with Ferredoxin-NADP+ reductase2005

    • 著者名/発表者名
      G.Kurisu, D.Nishiyama, M.Kusunoki, S.Fujikawa, M.Katoh, G.T.Hanke, T.Hase, K.Teshima
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry 280

      ページ: 2275-2281

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] シトクロムb_6f複合体の立体構造と機能2004

    • 著者名/発表者名
      栗栖源嗣, H.Zhang, J.L.Smith, W.A.Cramer
    • 雑誌名

      蛋白質・核酸・酵素 49

      ページ: 1265-1273

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Fd : FNR electron transfer complexes : evolutionary refinement of structural interactions2004

    • 著者名/発表者名
      G.T.Hanke, G.Kurisu, M.Kusunoki, T.Hase
    • 雑誌名

      Photosynthesis Research 81

      ページ: 317-327

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 立体構造をもとに考えるシトクロムb_6f複合体の光合成電子伝達2004

    • 著者名/発表者名
      栗栖源嗣
    • 雑誌名

      生物物理 44

      ページ: 130-133

    • NAID

      110001151707

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Cytochrome bc complexes : a common core of structure and function surrounded by diversity in the outlying provinces.2004

    • 著者名/発表者名
      J.L.Smith, H.Zhang, J.S.Yan, G.Kurisu, W.A.Cramer
    • 雑誌名

      Current Opinion in Structural Biology 4

      ページ: 432-439

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Evolution of photosynthesis : Time-independent structure of the cytochrome b_6f complex2004

    • 著者名/発表者名
      W.A.Cramer, H.Zhang, J.S.Yan, G.Kurisu, J.L.Smith
    • 雑誌名

      Biochemistry 43

      ページ: 5921-5929

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] K.Teshima: "A ferredoxin Arg-Glu pair important for efficient electron transfer between ferredoxin and ferredoxin-NADP^+ reductase"FEBS Letters. 546. 189-194 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] H.Miyake: "Crystal Structure of a Catalytic Site Mutant of β-Amylase from Bacillus cereus var.mycoides Cocrystallized with Maltopentaose"Biochemistry. 42. 5574-5581 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] G.Kurisu: "The Structure of BtuB with bound colicin E3 R-domain implies a translocon"Nature Structural Biology. 10. 948-954 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] H.Zhang: "A defined protein-detergent-lipid complex for crystallization of integral membrane proteins : The Cytochrome b_6f complex of oxygenic photosyntheisis"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 100. 5160-5163 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] G.Kurisu: "Structure of the Cytochrome b_6f Complex of Oxygenic Photosynthesis : Tuning the Cavity"Science. 302. 1009-1014 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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