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鉄硫黄クラスターの生合成:中間体の形成とアポタンパク質への移行の分子メカニズム

研究課題

研究課題/領域番号 17570112
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機能生物化学
研究機関大阪大学

研究代表者

高橋 康弘  大阪大学, 理学研究科, 講師 (10154874)

研究分担者 福山 恵一  大阪大学, 理学研究科, 教授 (80032283)
研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2006年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2005年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
キーワード鉄硫黄タンパク質 / 鉄硫黄クラスター / 生合成 / 遺伝子 / タンパク質 / 分子シャペロン / X線結晶構造解析 / 鉄硫黄蛋白質 / 蛋白質
研究概要

鉄硫黄(Fe-S)タンパク質は、非ヘム鉄と無機硫黄原子から成るFe-Sクラスターを持つタンパク質の総称で、構造と機能は多種多様、大腸菌では全タンパク種の3%以上を占める。これらFe-Sタンパク質の機能発現において、Fe-Sクラスターの形成は必須である。我々は近年、クラスターの生合成を担う二種の独立したマシナリー(ISCとSUF)を明らかにし、反応メカニズムの解明を進めている。本研究では特にISCマシナリーの心臓部であるIscUに焦点を置いて研究を進め、以下の成果を得た。
1.大腸菌のISCマシナリーについて詳細な遺伝学的解析を進め、HscBとHscAの必須機能をバイパスするIscU内のサプレッサー変異を14種類見出した。これら変異型のIscUタンパク質について生化学的な解析を行い、CDスペクトルに見られる二次構造のレベルで、野生型IscUのものから大きく変化していることを明らかにした。IscUはクラスター中間体の形成部位と考えられており、今回の結果は、HscBとHscAが引き起こすIscUの構造変化が、Fe-Sクラスタ「形成に必須であることを示している。
2.超好熱菌Aquifex aeolicusのIscUが不安定なFe-Sクラスター中間体を結合したホロ型の状態で発現・精製可能なことを見出し、さらに部位特異的変異を導入することによって中間体の安定化を達成した。結晶化にも成功し、ホロ型IscUの構造を2.2Å分解能で初めて決定することができた。ホロ型IscUは、意外にも非対称な三量体であり、その中の1分子にのみ2Fe-2Sクラスターが結合している。この三量体の会合と解離が、Fe-Sクラスター中間体の形成とアポタンパクへの移行に決定的な役割を担うと考えられる。

報告書

(3件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2006 2005

すべて 雑誌論文 (20件)

  • [雑誌論文] Crystal structure of PcyA in complex with biliverdin IX α, a key enzyme in biosynthesis of phycocyanobilin2006

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Hagiwara
    • 雑誌名

      Proc.Natl.Acad.Sci.USA 103・1

      ページ: 27-32

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Crystal structure of Escherichia coli SufC, an ABC-type ATPase component of the SUF iron-sulfur cluster assembly machinery2006

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Kitaoka
    • 雑誌名

      FEBS Lett. 580・1

      ページ: 137-143

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Induced-fitting and electrostatic potential change of PcyA upon substrate binding demonstrated by the crystal structure of the substrate-free form2006

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Hagiwara
    • 雑誌名

      FEBS Lett. 580・1

      ページ: 3823-3828

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Crystallization and preliminary x-ray crystallographic studies of the oxidative-stress sensor SoxR and its complex with DNA2006

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Watanabe
    • 雑誌名

      Acta Cryst. F62

      ページ: 3823-3828

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] フェレドキシン依存性ビリン還元酵素の構造研究2006

    • 著者名/発表者名
      杉島正一
    • 雑誌名

      日本結晶学会誌 48

      ページ: 280-289

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Crystal structure of PcyA in complex with biliverdin IX α, a key enzyme in biosynthesis of phycocyanobilin.2006

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Hagiwara
    • 雑誌名

      Proc.Natl.Acad.Sci.USA 103-1

      ページ: 27-32

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Crystal structure of Escherichia coli SufC, an ABC-type ATPase component of the SUF iron-sulfur cluster assembly machinery.2006

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Kitaoka
    • 雑誌名

      FEBS Lett. 580-1

      ページ: 137-143

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Induced-fitting and electrostatic potential change of PcyA upon substrate binding demonstrated by the crystal structure of the substrate-free form.2006

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Hagiwara
    • 雑誌名

      FEBS Lett. 580-1

      ページ: 3823-3828

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray crystallographic studies of the oxidative-stress sensor SoxR and its complex with DNA.2006

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Watanabe
    • 雑誌名

      Acta Cryst. F62

      ページ: 3823-3828

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Structural study of ferredoxin-dependent bilin reductase.2006

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Sugishima
    • 雑誌名

      J.Cryst.Soc.Jpn 48-4

      ページ: 280-289

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray crystallographic studies of the oxidative-stress sensor SoxR and its complex with DNA2006

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Watanabe
    • 雑誌名

      Acta Cryst. F62

      ページ: 3823-3828

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Crystal structure of PcyA in complex with biliverdin IX α, a key enzyme in biosynthesis of phycocyanobilin2006

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Hagiwara
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103・1

      ページ: 27-32

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Crystal Structure of Escherichia coli YfhJ Protein, a Member of the ISC Machinery Involved in Assembly of Iron-Sulfur Clusters2005

    • 著者名/発表者名
      Yoshimitsu Shimomura
    • 雑誌名

      PROTEINS Structure, Function, and Bioinformatics 60・3

      ページ: 566-569

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Identification of variant molecules of Bacillus thermoproteolyticus ferredoxin : Crystal structure reveals bound coenzyme A and an unexpected [3Fe-4S]cluster associated with acanonical[4Fe-4S]ligand motif2005

    • 著者名/発表者名
      Tadayoshi Shirakawa
    • 雑誌名

      Biochemistry 44・37

      ページ: 12402-12410

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Crystal Structure of Escherichia coli SufA Involved in Biosynthesis of Iron-sulfur Clusters : Implications for a functional dimer2005

    • 著者名/発表者名
      Kei Wada
    • 雑誌名

      FEBS Lett. 579・29

      ページ: 6543-6548

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Crystal Structure of Escherichia coli YfhJ Protein, a Member of the ISC Machinery Involved in Assembly of Iron-Sulfur Clusters.2005

    • 著者名/発表者名
      Yoshimitsu Shimomura
    • 雑誌名

      PROTEINS Structure, Function, and Bioinformatics 60-3

      ページ: 566-569

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Identification of variant molecules of Bacillus thermoproteolyticus ferredoxin : Crystal structure reveals bound coenzyme A and an unexpected [3Fe-4S] cluster associated with a canonical [4Fe-4S] ligand motif.2005

    • 著者名/発表者名
      Tadayoshi Shirakawa
    • 雑誌名

      Biochemistry 44-37

      ページ: 12402-12410

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Crystal Structure of Escherichia coli SufA Involved in Biosynthesis of Iron-sulfur Clusters : Implications for a functional dimer.2005

    • 著者名/発表者名
      Kei Wada
    • 雑誌名

      FEBS Lett. 579-29

      ページ: 6543-6548

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Crystal Structure of Escherichia coli YfhJ Protein, a Member of the ISC Machinery Involved m Assembly of Iron-Sulfur Clusters2005

    • 著者名/発表者名
      Yoshimitsu Shimomura
    • 雑誌名

      PROTEINS Structure, Function, and Bioinformatics 60・3

      ページ: 566-569

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Identification of variant molecules of Bacillus thermoproteolyticus ferredoxin : Crystal structure reveals bound coenzyme A and an unexpected [3Fe-4S] cluster associated with a canonical [4Fe-4S] ligand motif2005

    • 著者名/発表者名
      Tadayoshi Shirakawa
    • 雑誌名

      Biochemistry 44・37

      ページ: 12402-12410

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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