| 研究課題/領域番号 |
22K15051
|
|---|
| 研究種目 |
若手研究
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 審査区分 |
小区分43020:構造生物化学関連
|
|---|
| 研究機関 | 分子科学研究所 |
|---|
研究代表者 |
古池 美彦 分子科学研究所, 協奏分子システム研究センター, 助教 (70757400)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
|
| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
|
|---|
| キーワード | 概日リズム / ATP加水分解 / リン酸化 / アロステリー / 概日時計 / 時計タンパク質 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
シアノバクテリアの概日時計は、時計タンパク質KaiCのATP加水分解反応、リン酸化/脱リン酸化反応によって誘起される協同的な分子内運動によって駆動される。これらの反応・運動を構成する多数の化学的素過程とその絡み合いは、その複雑性ゆえに個々にはほとんど理解されていない。本研究では、KaiCに作用して概日周期を短縮・伸長する低分子化合物を同定し、その結合部位・作用過程を特定することで、捕捉された素過程の化学機構を明らかにして、アロステリーに基づくKaiCの動作原理を理解する。
|
| 研究実績の概要 |
時計タンパク質KaiCは、C1およびC2という2つのドメインで異なる二種類の化学反応を触媒し、シアノバクテリアの概日リズムを生み出している。C1はアデノシン３リン酸（ATP）を加水分解することでリズムの周期を決定しており、C2はS431・T432をリン酸化・脱リン酸化するサイクル反応によってリズムを生み出している。C1とC2は触媒反応に応じてそれぞれ構造変化を繰り返し、しかもそれを互いに協同的に相互作用させることで、分子全体にわたるアロステリックな運動を生み出しており、これが概日リズムの起源となっている。
異なる触媒作用をもつ2つのドメインにまたがる複雑なアロステリック運動を捉えるために、KaiCに結合して作用する低分子化合物をスクリーニングした。KaiCの概日リズムを速めたり（短周期化作用）、遅くしたり（長周期化作用）、止めてしまう（阻害作用）化合物を見出した。これらの化合物は、上記のC1-C2アロステリック運動のいずれかの過程に選択的に作用していると考えられる。こうした化合物の作用メカニズムを明らかにし、C1-C2アロステリック運動の主要なステップを捉えるために、スクリーニングによって得られた化合物を添加したKaiC結晶を得た。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
スクリーニング過程において、C1-C2アロステリック運動を捕捉する低分子化合物を複数見出せた。さらにこれらを加えたKaiC結晶を調製することができた。当初計画に沿うスケジュールで研究進捗があった。
|
| 今後の研究の推進方策 |
得られたKaiC結晶にX線を照射して構造解析を進め、周期変調作用・阻害作用のある化合物の結合部位を特定し、C1-C2アロステリック運動の鍵となる構造領域を特定する。また、これら化合物がATP加水分解、リン酸化、脱リン酸化のどの過程に最も強く作用するのかを生化学的に同定する。
|
