全長の転写調節因子LTTR-DNA複合体の結晶構造解析と転写活性化機構の解明

• 研究課題/領域番号: 18K06098
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分43020:構造生物化学関連
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 千田 美紀 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 特任助教 (10707467)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 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: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 転写調節因子 / X線結晶構造解析 / タンパク質ーDNA複合体 / 結晶構造 / DNA複合体 / LysRタイプ転写因子 / 転写 / 全長LTTR-DNA複合体のX線結晶構造解析 / LysRタイプ転写調節因子 / LTTR / タンパク質の結晶化

研究成果の概要

細菌の転写調節因子の1つであるLysRタイプ転写因子は、病原性関連因子産生や芳香属化合物分解に関する重要な遺伝子群の発現制御を担っている。我々は芳香族化合物分解菌の転写調節因子であるCbnRを対象として研究を行い、全長CbnR-プロモーターとDNAとの複合体の結晶構造を3.6オングストローム分解能で決定した。この成果は、LysRタイプ転写因子の中でプロモーターDNAとの結合様式を構造学的に示した世界で初めての例である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

LysRタイプ転写因子(LTTR)に関する研究は世界中で行われているが、LTTR-DNA複合体の再構成や結晶化が極めて難しいため、LTTRとプロモーターDNAとの構造情報に基づき結合様式を示した例はなかった。LTTRはアミノ酸生合成・芳香族化合物分解・病原性関連因子産生・酸化ストレスへの応答など多くの転写調節に関与しているため、構造情報を示すことができればLTTRがプロモーターDNAを認識する仕組みについてのジェネラルな知見を得ることができる。

研究成果

• [雑誌論文] Crystal structure of the full-length LysR-type transcription regulator (2021)
  • 著者名/発表者名: Giannopoulou EA, Senda M, Koentjoro MP, Adachi N, Ogawa N, Senda T.
  • 雑誌名: FEBS J. 巻: － 号: 15 ページ: 4560-4575
  • DOI: 10.1111/febs.15764
  • 査読あり
• [雑誌論文] 長波長X線を利用したタンパク質結晶構造解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 松垣直宏, 山田悠介, 引田理英, 平木雅彦, 千田美紀, 千田俊哉
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 巻: 62 号: 1 ページ: 56-61
  • DOI: 10.5940/jcrsj.62.56
  • NAID: 130007806198
  • ISSN: 0369-4585, 1884-5576
  • 年月日: 2020-02-29
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reversible control of enantioselectivity by the length of ketone substituent in biocatalytic reduction (2019)
  • 著者名/発表者名: Koesoema, A., Sugiyama, Y., Sriwong, K. T. Xu, Z., Verina, S. Standley, D. M., Senda, M., Senda, T. & Matsuda, T.
  • 雑誌名: Applied Microbiology and Biotechnology 巻: 103 号: 23-24 ページ: 9529-9541
  • DOI: 10.1007/s00253-019-10206-5
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Structural basis for highly (S)-enantioselective reductase towards aliphatic ketones with only one carbon difference between side chain (2019)
  • 著者名/発表者名: Koesoema, A., Sugiyama, Y., Xu, Z., Standley, D. M., Senda, M., Senda, T. & Matsuda, T.
  • 雑誌名: Applied Microbiology and Biotechnology 巻: 103 号: 23-24 ページ: 9543-9553
  • DOI: 10.1007/s00253-019-10093-w
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] LysRタイプ転写調節因子CbnRのDNA結合ドメインとDNAとの複合体構造 (2018)
  • 著者名/発表者名: 千田 美紀, 安達 成彦, 千田 俊哉, Maharani Pertiwi Koentjoro, 小川 直人
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 巻: 60 号: 2-3 ページ: 135-141
  • DOI: 10.5940/jcrsj.60.135
  • NAID: 130007383391
  • ISSN: 0369-4585, 1884-5576
  • 年月日: 2018-05-31
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural and computational bases for dramatic skeletal rearrangement in anditomin biosynthesis (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakashima, Y., Mitsuhashi, T., Matsuda, Y., Senda, M., Sato, H., Yamazaki, M., Uchiyama, M., Senda, T. & Abe, I.
  • 雑誌名: JACS 巻: 140 号: 30 ページ: 9743-9750
  • DOI: 10.1021/jacs.8b06084
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of the DNA-binding domain of the LysR-type transcriptional regulator CbnR in complex with a DNA fragment of the recognition-binding site in the promoter region. (2018)
  • 著者名/発表者名: Koentjoro MP, Adachi N, Senda M, Ogawa N, Senda T.
  • 雑誌名: FEBS J. 巻: 285(5) 号: 5 ページ: 977-989
  • DOI: 10.1111/febs.14380
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Comprehensive strategy for quick determination of protein structures. (2020)
  • 著者名/発表者名: Miki Senda
  • 学会等名: American Crystallographic Association (ACA) 2020
  • 国際学会
• [学会発表] 良質なタンパク質結晶と回折データを効率的に得るための戦略 (2020)
  • 著者名/発表者名: 千田美紀
  • 学会等名: 日本結晶学会令和2年度年会
• [学会発表] タンパク質結晶化の総合戦略 (2019)
  • 著者名/発表者名: 千田美紀、千田俊哉
  • 学会等名: 第19回蛋白質科学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Comprehensive strategy for efficient generation of well-diffracted crystals (2019)
  • 著者名/発表者名: Miki Senda, Toshiya Senda
  • 学会等名: ACA2019
  • 国際学会
• [学会発表] 良質なタンパク質結晶を得るための戦略 (2019)
  • 著者名/発表者名: 千田美紀
  • 学会等名: 平成30年度第2回構造生物学研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Crystallization strategy when no crystals are obtained in the initial screening, (2018)
  • 著者名/発表者名: Miki Senda, Toshiya Senda
  • 学会等名: Structural Biology 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 良質なタンパク質結晶と回折データを効率的に得るための戦略 (2018)
  • 著者名/発表者名: 千田美紀、千田俊哉
  • 学会等名: 結晶学会平成30年度年会
• [学会発表] Crystallization strategy when no well-diffracted crystals are obtained in the crystallization screening. (2018)
  • 著者名/発表者名: Miki Senda, Toshiya Senda
  • 学会等名: American Crystallographic Association (ACA) 2018
  • 国際学会
• [備考]
  • URL: https://www2.kek.jp/imss/sbrc/result/publication/