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鉄硫黄クラスター合成酵素複合体SufBCDの構造とダイナミズム、反応機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18054018
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 生物系
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, 准教授 (10154874)

研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
6,200千円 (直接経費: 6,200千円)
2007年度: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2006年度: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
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 / 複合体
研究概要

鉄硫黄(Fe-S)クラスターは、さまざまなFe-Sタンパク質のコファクターである。クラスターの構造は[2Fe-2S]、[4Fe-4S]または[3Fe-4S]と単純だが、その生合成は実に複雑な生化学反応であり、細胞内では複数の成分から構成されるマシナリーがこれを担っている。本研究ではそれら生合成マシナリーの構造-機能相関の解明を目的として研究を進め、以下の成果を得た。
SUFマシナリーの中では、SufB、SufC、SufDの3成分が複合体を形成し、Fe-Sクラスター中間体の形成部位として中心的な役割を担うと予想される。これらのうち任意の2成分を組み合わせて、大腸菌で過剰に発現させたところ、SufCとSufDが可溶性の複合体を形成することを見出し、精製と生化学的な解析に続いて結晶化に成功した。このSufC_2SufD_2複合体の構造を2.2A分解能で決定することにより、結合様式の詳細が明らかになり、またSufCはSufDと結合することによってその構造を"latent for"から"competent form"に変化させることが判明した。この構造変化はSufCに特有の活性調節機構と考えられる。さらにこの構造から、SufBCD複合体の会合状態や構造変換の可能性についても重要な示唆が得られた。
一方、Fe-Sクラスター生合成の別経路(ISCマシナリー)では、IscUがクラスター中間体の形成部位として中心的な役割を担っている。このクラスター中間体を安定化する変位を導入することでホロ型の調製ならびに結晶化に初めて成功し、三量体の中に[2Fe-2S]クラスターを一つだけ持つ非対称な構造を捉えることができた。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2007 2006 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (10件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Characterization and Crystallization of an IscU-type scaffold protein with bound [2Fe-2S] cluster from the hyperthermophile,Aquifex aeolicus.2007

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

      J. Biochem. 142

      ページ: 577-586

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solvent Tuning of Electrochemical Potentials in the Active Sites of HiPIP Versus Ferredoxin.2007

    • 著者名/発表者名
      Abhishek, Dey
    • 雑誌名

      Science 318

      ページ: 1464-1468

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [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

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [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] 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

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] 鉄硫黄クラスターの生合成における超分子複合体の動的機能構造2007

    • 著者名/発表者名
      高橋康弘
    • 学会等名
      特定領域研究「生体超分子構造」第4回公開シンポジウム
    • 発表場所
      千里ライフサイエンスセンター
    • 年月日
      2007-12-18
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 鉄硫黄クラスターの生合成中間体、[2Fe-2S】IscUの非対称な三量体構造とその意義2007

    • 著者名/発表者名
      高橋康弘
    • 学会等名
      第30回日本分子生物学会年会・第80回日本生化学会大会合同大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2007-12-11
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 鉄硫黄クラスターの生合成に関与する大腸菌SufCD複合体の構造解析2007

    • 著者名/発表者名
      和田啓
    • 学会等名
      第30回日本分子生物学会年会・第80回日本生化学会大会合同大会
    • 発表場所
      パシフイコ横浜
    • 年月日
      2007-12-11
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Crystal structure of phycocyanobilin:ferredoxin oxidoreductase (PcyA) in complex with the reaction intermediates2007

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori, Hagiwara
    • 学会等名
      7th International Conference on Tetrapyrrole Photoreceptors in Photosynthetic Organisms
    • 発表場所
      京都テルサ
    • 年月日
      2007-12-11
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 鉄硫黄クラスターの生合成に関与する大腸菌SufCD複合体の構造・機能解析2007

    • 著者名/発表者名
      和田 啓
    • 学会等名
      日本結晶学会年会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2007-12-02
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Structural biology of the SUF machinery involved in iron-sulfur cluster biosynthesis.2007

    • 著者名/発表者名
      Keiichi, Fukuyama
    • 学会等名
      International congress "Biogenesis of iron sulfur proteins: cluster assembly and regulation"
    • 発表場所
      Villard-de-Lans, France
    • 年月日
      2007-07-10
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 鉄硫黄クラスターの生合成に関与する大腸菌SufCD複合体の構造解析2007

    • 著者名/発表者名
      和田啓
    • 学会等名
      第7回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      仙台国際センター
    • 年月日
      2007-05-24
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] ビリン還元酵素PcyA の色素複合体の構造と反応機構2007

    • 著者名/発表者名
      萩原義徳
    • 学会等名
      第7回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      仙台国際センター
    • 年月日
      2007-05-24
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 鉄硫黄クラスター生合成における中間体形成部位,IscUの非対称なホモ三量体構造2007

    • 著者名/発表者名
      下村喜充
    • 学会等名
      第7回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      仙台国際センター
    • 年月日
      2007-05-04
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] フェレドキシン依存性ビリン還元酵素PcyAの18Et-BV複合体の結晶構造解析2007

    • 著者名/発表者名
      萩原義徳
    • 学会等名
      日本結晶学会年会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.bio.sci.osaka-u.ac.jp/bio_web/lab_page/fukuyama/index.html

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2018-03-28  

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