非天然官能基ポスト標識技術による微小マイクロ結晶構造解析法の開発と応用

• 研究課題/領域番号: 16K01942
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ケミカルバイオロジー
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 別所 義隆 国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学研究センター, 客員研究員 (70242815)
• 研究期間 (年度): 2016-10-21 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: 生物・生体工学 / バイオテクノロジー / 結晶構造 / タンパク質 / メチル基転移酵素 / tRNA / 人工補酵素 / S-アデノシルメチオニン / ｔRNA / メチル基転位酵素 / 高分子構造・物性 / ミトコンドリアｔＲＮＡ

研究成果の概要

AdoMetを補酵素とするメチル基転移酵素の一部には、AdoMetの代わりに人工官能基を持つAdoMet類似体を使用することで、生体高分子の特定の位置にプローブを導入することが可能になる。この研究で、超好熱性真正細菌Aquifex aeolicusのメチル基転移酵素TrmIを使用し、tRNA分子のT-Loop部位にCy3、Cy5やローダミンなどの蛍光色素を導入する技術を開発した。SPring-8のマイクロフォーカスビームライン・BL32XUに蛍光・レーザー装置を設置し、Ｘ線測定に使用するゴニオステージ上で、複合体の結晶から実際に蛍光を検出し、構造解析用の位相回復に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

最適化された非天然官能基を有するAdoMet類似体が多くのメチル基転移酵素に適用できるならば、汎用的な生体分子工学に応用できる。

研究成果

• [国際共同研究] Vilnius University(リトアニア)
• [国際共同研究] Vilnius University(リトアニア)
• [国際共同研究] Vilnius University(リトアニア)
• [国際共同研究] Vilnius University(リトアニア)
• [国際共同研究] Academia Sinica(台湾)
• [国際共同研究] Vilnius University(リトアニア)
• [国際共同研究] Academia Sinica(台湾)
• [雑誌論文] Serial crystallography captures dynamic control of sequential electron and proton transfer events in a flavoenzyme (2022)
  • 著者名/発表者名: Maestre-Reyna M, Yang CH, Nango E, Huang WC, Putu EPGN, Wu WJ, Wang PH, Franz-Badur S, Saft M, Emmerich HJ, WHY, LCC, HKF, CYK, LJH, WJH, GW, CCW, PAH, SM, OS, HY, JY, YA, TR, TT, LF, TK, HKC, KS, Schapiro I, Spadaccini R, Royant A, Yamamoto J, Iwata S, Essen LO*, Bessho Y*, Tsai MD*
  • 雑誌名: Nature Chemistry 巻: － 号: 6 ページ: 677-685
  • DOI: 10.1038/s41557-022-00922-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Micro-liquid enclosure array and its semi-automated assembling system for x-ray free-electron laser diffractive imaging of samples in solution (2020)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kimura, Akihiro Suzuki, Ying Yang, Yoshiya Niida, Akiko Nishioka, Masashi Takei, Jinjian Wei, Hideyuki Mitomo, Yasutaka Matsuo, Kenichi Niikura, Kuniharu Ijiro, Kensuke Tono, Makina Yabashi, Tetsuya Ishikawa, Tairo Oshima, Yoshitaka Bessho Yasumasa Joti, and Yoshinori Nishino
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 91 号: 8 ページ: 083706-083706
  • DOI: 10.1063/5.0008398
  • NAID: 120007053062
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Design of a liquid cell toward three-dimensional imaging of unidirectionally-aligned particles in solution using X-ray free-electron lasers (2020)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Akihiro、Kimura Takashi、Yang Ying、Niida Yoshiya、Nishioka Akiko、Tachibana Tatsuro、Takei Masashi、Tono Kensuke、Yabashi Makina、Ishikawa Tetsuya、Oshima Tairo、Bessho Yoshitaka、Joti Yasumasa、Nishino Yoshinori
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 22 号: 5 ページ: 2622-2628
  • DOI: 10.1039/c9cp03658j
  • NAID: 120006957264
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ribosomal protein L31 in Escherichia coli contributes to ribosome subunit association and translation, whereas short L31 cleaved by protease 7 reduces both activities (2017)
  • 著者名/発表者名: Masami Ueta, Chieko Wada, Yoshitaka Bessho, Maki Maeda, Akira Wada
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 22 号: 5 ページ: 452-471
  • DOI: 10.1111/gtc.12488
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 高度好熱菌 Thermus thermophilus HB27のミニセルの作製 (2019)
  • 著者名/発表者名: 楊影、森屋利幸、別所義隆、西野吉則、大島泰郎
  • 学会等名: 第92回日本生化学会大会
• [学会発表] XFEL Coherent Diffractive Bio-Imaging at SACLA/SPring-8 (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshitaka Bessho, Toshiyuki Moriya, Ying Yang, Akihiro Suzuki, Yasumasa Joti, Yoshinori Nishino, Tairo Oshima
  • 学会等名: 15th International Congress on Thermophiles
  • 国際学会
• [学会発表] ThermusDB: Renewal to a Comprehensive Knowledge Simulator for the Biological Information of Thermus thermophilus (2019)
  • 著者名/発表者名: Kei Yura, Yoshitaka Bessho, Kohsuke Honda, Gota Kawai, Toshiyuki Moriya, Naoki Nemoto, Makoto Nishiyama, Gen-ichi Sampei, Tairo Oshima
  • 学会等名: 15th International Congress on Thermophiles
  • 国際学会
• [学会発表] 光修復酵素ＤＮＡフォトリアーゼのＸＦＥＬ結晶構造解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 別所義隆、山元淳平、田中里枝、南後恵理子、岩田想、Ming-Daw Tsai、Lars-Oliver Essen、Manuel Maestre-Reyna
  • 学会等名: 第18回日本蛋白質科学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] SACLAでの生体溶液試料XFEL回折イメージング手法の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 別所義隆
  • 学会等名: 第5回RIBOSOME MEETING
• [学会発表] 大腸菌リボソーム蛋白 L31 と L36 およびそれらのパラログ(YkgM, YkgO)の機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上田雅美、和田千惠子、別所義隆、和田明
  • 学会等名: 第5回RIBOSOME MEETING
• [学会発表] XFEL analysis of light-mediated pyrimidine dimer repair by DNA photolyase (2018)
  • 著者名/発表者名: 別所義隆
  • 学会等名: 第56回日本生物物理学会
• [学会発表] XFEL Diffractive Bio-Imaging at SACLA/SPring-8 (2018)
  • 著者名/発表者名: 別所義隆
  • 学会等名: International workshop on “50th anniversary of Thermus thermophilus discovery”
  • 国際学会
• [学会発表] Advanced X-ray bioimaging technology for structural genomics (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshitaka Bessho
  • 学会等名: 8th International Conference on Proteomics and Bioinformatics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 遺伝暗号の初期進化とtRNA修飾酵素の役割 (2017)
  • 著者名/発表者名: 別所義隆
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会 (ConBio2017)
  • 招待講演
• [学会発表] 大腸菌リボソーム蛋白L31, L36パラログはzur変異によって恒常的に発現する (2017)
  • 著者名/発表者名: 上田雅美、和田千惠子、別所義隆、和田明
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会 (ConBio2017)
• [学会発表] タンパク質生合成系遺伝子群の成立と進化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 別所義隆
  • 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: 2016-12-02
  • 招待講演
• [学会発表] 大腸菌リボソームの翻訳活性は従来の測定値より40％高い：L31蛋白損傷の影響を排除する (2016)
  • 著者名/発表者名: 上田雅美、和田千惠子、別所義隆、和田明
  • 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: 2016-12-02
• [備考] 中央研究院・生物化學研究所・Structure-based Protein Functions
  • URL: http://www.ibc.sinica.edu.tw/Visit_Bessho_C.asp