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高度好熱菌におけるタンパク質アシル化修飾による代謝調節に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 17J40083
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 応用微生物学
研究機関東京大学

研究代表者

吉田 彩子  東京大学, 生物生産工学研究センター, 特別研究員(RPD) (90633686)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
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: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードタンパク質アシル化修飾 / ロイシン生合成 / CoA体代謝 / Thermus thermophilus / 短鎖脂肪酸 / NAD+/NADH比 / 高度好熱菌
研究実績の概要

①タンパク質アシル化修飾によるロイシン生合成酵素の調節機構
網羅的解析から、高度好熱菌Thermus thermophilusのロイシン生合成酵素IPMDHがその活性発現に重要なリジン残基がスクシニル化修飾を受けることがわかっている。スクシニル化によるIPMDHの活性調節機構についても解析を進めたが、スクシニルCoAによって非酵素的にスクシニル化したIPMDHに活性の低下(変化)がみられなかった。また脱スクシニル化酵素の同定はできたが、脱スクシニル化酵素を欠いた株から調製したIPMDHの活性にも変化が見られず、IPMDHが細胞内でスクシニル化修飾される生理的意義は解明されていない。
②CoA体代謝関連酵素の調節機構
タンパク質アセチル化修飾とNAD+結合タンパク質との相互作用によって活性調節を受けるT. thermophilus由来のCoA transferase(CoAT)について、その活性調節機構の詳細を明らかにするため結晶構造解析を進め、CoATや相互作用タンパク質それぞれの結晶構造の決定に成功した。また、CoATとNAD+結合タンパク質の複合体がNAD+だけでなくNADHも結合し、それぞれに対する親和性が異なることから、細胞内のNAD+/NADH比を感知し、CoAT活性を調節していることを明らかにした。この調節機構が脂肪酸分解経路であるβ酸化への短鎖アシルCoAの供給量を制御し、アシルCoAやNADH生産を通じたエネルギー代謝調節に関わることを提唱した。
さらに、短鎖アシルCoA代謝に関わるアシルCoA合成酵素(ACS)ホモログについても機能構造解析を進め、4つあるACSホモログのうち1つはACS活性を示さないにもかかわらず、ある生育環境では生育に必須なことを破壊株、および相補株の解析から示した。また、本ACSホモログについても結晶構造解析を進め、部分構造の決定に成功した。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Biochemical characterization of archaeal homocitrate synthase from Sulfolobus acidocaldarius2019

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, T., Akiyama, N., Ayako, Y., Tomita, T., Lassak, K., Haurat, M. F., Okada, T., Takahashi, K., Albers, S.-V., Kuzuyama, T., and Nishiyama, M.
    • 雑誌名

      FEBS Letters

      巻: 594 号: 1 ページ: 126-134

    • DOI

      10.1002/1873-3468.13550

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Glutamate Dehydrogenase from Thermus thermophilus Is Activated by AMP and Leucine as a Complex with Catalytically Inactive Adenine Phosphoribosyltransferase Homolog2019

    • 著者名/発表者名
      Tomita Takeo、Matsushita Hajime、Yoshida Ayako、Kosono Saori、Yoshida Minoru、Kuzuyama Tomohisa、Nishiyama Makoto
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology

      巻: 201 号: 14

    • DOI

      10.1128/jb.00710-18

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Protein acetylation on 2-isopropylmalate synthase from Thermus thermophilus HB272019

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Ayako、Yoshida Minoru、Kuzuyama Tomohisa、Nishiyama Makoto、Kosono Saori
    • 雑誌名

      Extremophiles

      巻: 印刷中 号: 4 ページ: 377-388

    • DOI

      10.1007/s00792-019-01090-y

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of two 2-isopropylmalate synthase homologs from Thermus thermophilus HB272018

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Ayako、Kosono Saori、Nishiyama Makoto
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 501 号: 2 ページ: 465-470

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2018.05.013

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Discovery and analysis of a novel type of the serine biosynthetic enzyme phosphoserine phosphatase in Thermus thermophilus2018

    • 著者名/発表者名
      Chiba Yoko、Yoshida Ayako、Shimamura Shigeru、Kameya Masafumi、Tomita Takeo、Nishiyama Makoto、Takai Ken
    • 雑誌名

      The FEBS Journal

      巻: 286 号: 4 ページ: 726-736

    • DOI

      10.1111/febs.14703

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal structure of LysK, an enzyme catalyzing the last step of lysine biosynthesis in Thermus thermophilus, in complex with lysine: Insight into the mechanism for recognition of the amino-group carrier protein, LysW2017

    • 著者名/発表者名
      S. Fujita, F. Hasebe, S.-H. Cho, T. Tomita, T. Kuzuyama, and M. Nishiyama
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 491 号: 2 ページ: 409-415

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2017.07.088

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural Insights into the CotB2-Catalyzed Cyclization of Geranylgeranyl Diphosphate to the Diterpene Cyclooctat-9-en-7-ol2017

    • 著者名/発表者名
      Takeo Tomita, Seung-Young Kim, Kazuya Teramoto, Ayuko Meguro, Taro Ozaki, Ayako Yoshida, Yudai Motoyoshi, Naoki Mori, Ken Ishigami, Hidenori Watanabe, Makoto Nishiyama, Tomohisa Kuzuyama
    • 雑誌名

      ACS Chem. Biol.

      巻: 12 号: 6 ページ: 1621-1628

    • DOI

      10.1021/acschembio.7b00154

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 高度好熱菌由来CoA transferaseの制御タンパク質ADLPの機能構造解析2020

    • 著者名/発表者名
      吉田彩子、山本寛之、富田武郎、葛山智久、西山真
    • 学会等名
      日本農芸化学会2020年度大会(学会中止)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] アミノ基キャリアタンパク質を利用した一次・二次代謝生合成2019

    • 著者名/発表者名
      吉田彩子、西山真
    • 学会等名
      第19回日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Regulatory function of CoA transferase from Thermus thermophilus HB272019

    • 著者名/発表者名
      Ayako Yoshida, Hiroyuki Yamamoto, Takeo Tomita, Minoru Yoshida, Saori Kosono, Tomohisa Kuzuyama, Makoto Nishiyama
    • 学会等名
      Thermophiles 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高度好熱菌由来短鎖脂肪酸代謝酵素の調節機構2019

    • 著者名/発表者名
      吉田彩子
    • 学会等名
      日本農芸化学会関東支部 2019 年度大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] CoA transferase from Thermus thermophilus is regulated by catalytically inactive alanine dehydrogenase-like protein2019

    • 著者名/発表者名
      Ayako Yoshida, Hiroyuki Yamamoto, Takeo Tomita, Minoru Yoshida, Saori Kosono, Tomohisa Kuzuyama, Makoto Nishiyama
    • 学会等名
      1st Japan-Germany-Switzerland Workshop for Enzyme Technology and Bioprocess Development 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アミノ酸生合成酵素の機能と調節機構に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      吉田彩子
    • 学会等名
      第18回日本農学進歩賞受賞講演
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高度好熱菌由来CoA transferaseの活性調節機構に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      吉田彩子、山本寛之、富田武郎、吉田稔、葛山智久、古園さおり、西山真
    • 学会等名
      酵素補酵素研究会2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] CoA transferase from Thermus thermophilus is regulated by protein acetylation and protein interaction2018

    • 著者名/発表者名
      Ayako Yoshida, Hiroyuki Yamamoto, Takeo Tomita, Minoru Yoshida, Saori Kosono, Makoto Nishiyama
    • 学会等名
      Extremophiles2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Regulatory mechanisms of short-chain CoA transferase from Thermus thermophilus mediated by protein acetylation and protein-protein interaction2018

    • 著者名/発表者名
      Ayako Yoshida, Hiroyuki Yamamoto, Takeo Tomita, Minoru Yoshida, Tomohisa Kuzuyama, Saori Kosono, Makoto Nishiyama
    • 学会等名
      International workshop on "50th anniversary of Thermus thermophilus discovery"
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermus thermophilusの有する新規セリン生合成酵素の同定と性状解析2018

    • 著者名/発表者名
      千葉洋子、島村繁、吉田彩子、西山真、高井研
    • 学会等名
      日本農芸化学会2018年度大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 高度好熱菌における代謝酵素のアシル化修飾による調節機構2017

    • 著者名/発表者名
      吉田彩子
    • 学会等名
      第10回北陸合同バイオシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Regulation of isopropylmalate synthase from Thermus thermophilus via protein acylation2017

    • 著者名/発表者名
      Ayako Yoshida, Saori Kosono, Makoto Nishiyama
    • 学会等名
      The 19th Japanese-German Workshop on Enzyme Technology
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 東京大学生物生産工学研究センター細胞機能工学研究室ホームページ

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/biotec-res-ctr/saiboukinou/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書 2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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