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鉄硫黄クラスターの生合成を担うSufBCD複合体の作動機構の解明と阻害剤の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15H04472
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 応用微生物学
研究機関埼玉大学

研究代表者

高橋 康弘  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (10154874)

研究分担者 福山 恵一  大阪大学, 工学研究科, 招へい研究員 (80032283)
和田 啓  宮崎大学, 医学部, 准教授 (80379304)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円)
2018年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2017年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2016年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2015年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワード鉄硫黄クラスター / 鉄硫黄タンパク質 / 生合成 / SUFマシナリー / SufBCD複合体 / 生合成マシナリー
研究成果の概要

本研究では、Fe-Sクラスター生合成系のひとつSUFマシナリーの構造と機能について解析を進め、以下の要点を明らかにした。(1)Fe-Sクラスターの新規形成を担うSufBCD複合体の結晶構造を決定し、さらに変異導入解析ならびに生化学的な解析から、この複合体の作動機構を明らかにした。(2)SufUとIscUは機能の異なる相同タンパク質であること、またSufUは亜鉛に依存した硫黄原子のキャリアタンパク質であることを明らかにした。これらの知見は、SUFマシナリーにおけるFe-Sクラスターの生合成機構について、本質的な理解を与えるものである。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、SUFマシナリーにおけるFe-Sクラスターの生合成メカニズムについて、上記のように、鍵となる2つのポイントを世界に先駆けて明らかにすることができた。独自に研究の方向性を見定めて、オリジナルのin vivo実験系とin vitroの生化学的解析ならびに構造解析を有機的に関連付けて発展させた成果である。今後のFe-Sクラスター生合成研究の基盤となる重要な知見であり、学術的な意義は極めて大きい。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 3件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 備考 (5件)

  • [国際共同研究] University of South Carolina(米国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Distinct roles for U-type proteins in iron-sulfur cluster biosynthesis revealed by genetic analysis of the Bacillus subtilis sufCDSUB operon2018

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama Nao、Nonaka Chihiro、Ohashi Yukari、Shioda Masaharu、Terahata Takuya、Chen Wen、Sakamoto Kotomi、Maruyama Chihiro、Saito Takuya、Yuda Eiki、Tanaka Naoyuki、Fujishiro Takashi、Kuzuyama Tomohisa、Asai Kei、Takahashi Yasuhiro
    • 雑誌名

      Mol Microbiol

      巻: 107 号: 6 ページ: 688-703

    • DOI

      10.1111/mmi.13907

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mapping the key residues of SufB and SufD essential for biosynthesis of iron-sulfur clusters2017

    • 著者名/発表者名
      Yuda Eiki、Tanaka Naoyuki、Fujishiro Takashi、Yokoyama Nao、Hirabayashi Kei、Fukuyama Keiichi、Wada Kei、Takahashi Yasuhiro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 9387-9387

    • DOI

      10.1038/s41598-017-09846-2

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Zinc-Ligand Swapping Mediated Complex Formation and Sulfur Transfer between SufS and SufU for Iron?Sulfur Cluster Biogenesis in Bacillus subtilis2017

    • 著者名/発表者名
      Fujishiro Takashi、Terahata Takuya、Kunichika Kouhei、Yokoyama Nao、Maruyama Chihiro、Asai Kei、Takahashi Yasuhiro
    • 雑誌名

      J Am Chem Soc

      巻: 139 号: 51 ページ: 18464-18467

    • DOI

      10.1021/jacs.7b11307

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A substrate-bound structure of cyanobacterial biliverdin reductase identifies stacked substrates as critical for activity2017

    • 著者名/発表者名
      Haruna Takao, Kei Hirabayashi, Yuki Nishigaya, Haruna Kouriki, Tetsuko Nakaniwa, Yoshinori Hagiwara, Jiro Harada, Hideaki Sato, Toshimasa Yamazaki, Yoichi Sakakibara, Masahito Suiko, Yujiro Asada, Yasuhiro Takahashi, Ken Yamamoto, Keiichi Fukuyama, Masakazu Sugishima, and Kei Wada
    • 雑誌名

      Nat. Commun.

      巻: 8 号: 1 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1038/ncomms14397

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 化学機械エンジン”と呼ばれるタンパク質群---ABC タンパク質がもつ機能性ドメインの多様性2017

    • 著者名/発表者名
      和田啓、高橋康弘
    • 雑誌名

      化学

      巻: 72 ページ: 70-71

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Novel features of the ISC machinery revealed by characterization of Escherichia coli mutants that survive without iron-sulfur clusters2016

    • 著者名/発表者名
      Naoyuki Tanaka, Miaki Kanazawa, Keitaro Tonosaki, Nao Yokoyama, Tomohisa Kuzuyama, Yasuhiro Takahashi
    • 雑誌名

      Molecular Microbiology

      巻: 99 号: 5 ページ: 835-848

    • DOI

      10.1111/mmi.13271

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Functional Dynamics Revealed by the Structure of the SufBCD Complex, a Novel ATP-binding Cassette (ABC) Protein That Serves as a Scaffold for Iron-Sulfur Cluster Biogenesis.2015

    • 著者名/発表者名
      Hirabayashi K, Yuda E, Tanaka N, Katayama S, Iwasaki K, Matsumoto T, Kurisu G, Outten FW, Fukuyama K, Takahashi Y, Wada K.
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 290 号: 50 ページ: 29717-29731

    • DOI

      10.1074/jbc.m115.680934

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Novel insights into bacterial iron-sulfur cluster biosynthesis systems2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Takahashi, Nao Yokoyama, Takashi Fujishiro, Eiki Yuda, Naoyuki Tanaka, Kei Hirabayashi, Kei Wada
    • 学会等名
      39th Steenbock Symposium on “Iron-Sulfur Proteins―Biogenesis, Regulation and Function”
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Structural and functional analyses of E. coli SufBCD complex2018

    • 著者名/発表者名
      Kei Wada, Eiki Yuda, Kei Hirabayashi, Naoyuki Tanaka, Takashi Fujishiro, Nao Yokoyama, Keiichi Fukuyama, Yasuhiro Takahashi
    • 学会等名
      39th Steenbock Symposium on “Iron-Sulfur Proteins―Biogenesis, Regulation and Function”
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 鉄硫黄クラスターの生合成に関与するIscUとSufUの機能分化2018

    • 著者名/発表者名
      横山奈央、田中尚之、藤城貴史、高橋康弘
    • 学会等名
      平成30年度日本生化学会関東支部例会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] メタン生成古細菌の鉄硫黄クラスター生合成系: SUFマシナリーのプロトタイプ2018

    • 著者名/発表者名
      村田真耶、藤城貴史、増田郁彦、湯田暎樹、高橋康弘
    • 学会等名
      第91回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 鉄硫黄クラスター生合成系の必須成分の機能をバイパスするサプレッサー変異の解析2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤紗希子、金澤美秋、田中尚志、松嶋夢叶、藤城貴史、高橋康弘
    • 学会等名
      第91回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] IscUとSufUの機能分化から推定される鉄硫黄クラスター生合成システムの進化的変遷2018

    • 著者名/発表者名
      横山奈央、寺畑拓也、丸山ちひろ、田中尚志、藤城貴史、朝井計、高橋康弘
    • 学会等名
      第91回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 超好熱性細菌の鉄硫黄クラスター生合成系:IscS2‐IscU複合体のX線結晶構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      國近航平、藤城貴史、山川誠、平林佳、岩永朋子、福山恵一、和田啓、高橋康弘
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 枯草菌の鉄硫黄クラスター生合成系の硫黄供給酵素複合体のX線結晶構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      藤城貴史、寺畑拓也、國近航平、横山奈央、丸山ちひろ、朝井計、高橋康弘
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 鉄硫黄クラスター生合成系の多様性:グラム陽性菌に見られるキメラ型生合成系の逆遺伝学的解析2017

    • 著者名/発表者名
      横山奈央、丸山ちひろ、野中ちひろ、葛山智久、朝井計、高橋康弘
    • 学会等名
      第11回日本ゲノム微生物学会年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学湘南藤沢キャンパス(神奈川県藤沢市)
    • 年月日
      2017-03-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 鉄硫黄クラスター生合成系の多様性:グラム陽性菌にみられるキメラ型生合成系の機能解析2017

    • 著者名/発表者名
      横山奈央、丸山ちひろ、野中ちひろ、葛山智久、朝井計、髙橋康弘
    • 学会等名
      平成29年度日本生化学会関東支部例会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] SufBCD複合体への変異導入解析から見えてきた鉄硫黄クラスターの生合成機構2017

    • 著者名/発表者名
      湯田 瑛樹、田中 尚志、藤城 貴史、平林 佳、福山 恵一、和田 啓、高橋 康弘
    • 学会等名
      ConBio2017(第90回日本生化学会大会 第40回日本分子生物学会年会 合同大会)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 鉄硫黄クラスター生合成系の多様性:グラム陽性菌に見られるキメラ型生合成系の解析2017

    • 著者名/発表者名
      横山 奈央、丸山 ちひろ、野中 ちひろ、田中 尚志、葛山 智久、朝井 計、高橋 康弘
    • 学会等名
      ConBio2017(第90回日本生化学会大会 第40回日本分子生物学会年会 合同大会)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 構造情報を利用した枯草菌由来金属キレターゼ様タンパク質の性状解析2017

    • 著者名/発表者名
      藤城 貴史、朝井 計、高橋 康弘
    • 学会等名
      ConBio2017(第90回日本生化学会大会 第40回日本分子生物学会年会 合同大会)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 鉄硫黄クラスター生合成系の必須成分の機能をバイパスするサプレッサー変異の解析2016

    • 著者名/発表者名
      金澤美秋、田中尚志、松嶋夢叶、高橋康弘
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-11-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] グラム陽性細菌のキメラ型鉄硫黄クラスター生合成系:破壊株の構築と異種間相補解析2016

    • 著者名/発表者名
      横山奈央、寺畑拓也、丸山ちひろ、葛山智久、朝井計、高橋康弘
    • 学会等名
      日本農芸化学会関東支部2016年度大会
    • 発表場所
      日本獣医生命科学大学 第一校舎(東京都武蔵野市)
    • 年月日
      2016-10-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 鉄硫黄クラスター生合成系の中核成分 SufBCD複合体の遺伝生化学的解析2016

    • 著者名/発表者名
      湯田瑛樹, 藤城貴史, 田中尚志, 平林佳, 福山恵一, 和田啓, 高橋康弘
    • 学会等名
      第89回日本生化学会大会
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県仙台市)、東北大学川内北キャンパス(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-09-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] グラム陽性細菌に見られるユニークな鉄硫黄クラスター生合成オペロン(sufCDSUB)の遺伝学的解析2016

    • 著者名/発表者名
      横山奈央, 丸山ちひろ, 野中ちひろ, 寺畑拓也, 葛山智久, 朝井計, 高橋康弘
    • 学会等名
      第89回日本生化学会大会
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県仙台市)、東北大学川内北キャンパス(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-09-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 鉄硫黄クラスター生合成系の必須成分の機能をバイパスするサプレッサー変異の遺伝学的解析2016

    • 著者名/発表者名
      金澤美秋、田中尚志、松嶋夢叶、高橋康弘
    • 学会等名
      日本遺伝学会第88回大会
    • 発表場所
      日本大学国際関係学部(静岡県三島市)
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 枯草菌のキメラ型鉄硫黄クラスター生合成系の遺伝学的解析2016

    • 著者名/発表者名
      横山奈央、寺畑拓也、丸山ちひろ 、野中ちひろ、葛山智久、朝井計、高橋康弘
    • 学会等名
      2016年度グラム陽性菌ゲノム機能会議
    • 発表場所
      KKR ホテル熱海 (静岡県熱海市)
    • 年月日
      2016-08-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 枯草菌の鉄硫黄クラスター生合成系:破壊株の構築と異種間相補解析2016

    • 著者名/発表者名
      横山奈央、丸山ちひろ、野中ちひろ、葛山智久、朝井計、髙橋康弘
    • 学会等名
      平成28年度日本生化学会関東支部例会
    • 発表場所
      自治医科大学医学部(栃木県下野市)
    • 年月日
      2016-06-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 鉄硫黄クラスターの生合成を担うSufBCD複合体の変異導入解析2016

    • 著者名/発表者名
      湯田瑛樹、田中尚志、藤城貴史、高橋康弘
    • 学会等名
      平成28年度日本生化学会関東支部例会
    • 発表場所
      自治医科大学医学部(栃木県下野市)
    • 年月日
      2016-06-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 広がりゆく鉄硫黄タンパク質の世界2015

    • 著者名/発表者名
      高橋康弘
    • 学会等名
      BMB2015(第38回分子生物学会年会・第88回生化学会大会合同大会)
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 枯草菌の鉄硫黄クラスター生合成関連遺伝子群の多重破壊株の性質2015

    • 著者名/発表者名
      飴野佑美子、横山奈央、朝井計、高橋康弘
    • 学会等名
      BMB2015(第38回分子生物学会年会・第88回生化学会大会合同大会)
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 大腸菌の鉄硫黄クラスター生合成系(SUFマシナリー)の中核を担うSufBタンパク質の機能解析2015

    • 著者名/発表者名
      湯田瑛樹、田中尚志、高橋康弘
    • 学会等名
      第14 回微生物研究会
    • 発表場所
      明治大学 生田キャンパス(神奈川県川崎市)
    • 年月日
      2015-10-31
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Identification and Analysis of Functional Residues of the SufB Fe-S Cluster Biosynthesis Scaffold Protein.2015

    • 著者名/発表者名
      Eiki Yuda, Takayuki Sato, Naoyuki Tanaka, Kei Hirabayashi, Kei Wada, and Yasuhiro Takahashi
    • 学会等名
      RIKEN Symposium, “Metals in Biology” in Wako
    • 発表場所
      理化学研究所(埼玉県和光市)
    • 年月日
      2015-06-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 大腸菌の鉄硫黄クラスター生合成におけるSufBの機能残基の同定とその役割2015

    • 著者名/発表者名
      湯田瑛樹、佐藤喬之、田中尚志、平林佳、和田啓、高橋康弘
    • 学会等名
      第12回21世紀大腸菌研究会
    • 発表場所
      琵琶湖グランドホテル・京近江(滋賀県大津市)
    • 年月日
      2015-06-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 埼玉大学 理工学研究科 分子統御研究室

    • URL

      http://park.saitama-u.ac.jp/~tougyo/Home.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 埼玉大学大学院 理工学研究科 分子統御研究室

    • URL

      http://park.saitama-u.ac.jp/~tougyo/Home.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] [プレスリリース] システインから無機硫黄を取り出す酵素反応の瞬間を捉える!

    • URL

      http://www.saitama-u.ac.jp/topics_archives/2017-1215-0953-9.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 埼玉大学大学院 理工学研究科 分子統御研究室

    • URL

      http://park.saitama-u.ac.jp/~tougyo/tougyo_web2/Home.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 埼玉大学理学部 分子統御研究室

    • URL

      http://park.saitama-u.ac.jp/~tougyo/tougyo_web2/Home.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2022-10-07  

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