超好熱性古細菌の中央代謝系酵素の研究

• 研究課題/領域番号: 24580136
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用生物化学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 若木 高善 東京大学, 農学生命科学研究科, 研究員 (70175058)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 酵素 / 酸化還元酵素 / 古細菌 / 超好熱菌 / フェレドキシン / アロステリズム / 中央代謝 / 結晶構造解析 / モリブデン酵素 / アロステリック酵素

研究成果の概要

好酸超好熱性古細菌の中央代謝経路に見られるいくつかの特異な酵素の構造機能相関を解明した。グリセルアルデヒド-3-リン酸脱水素酵素のうち通常生物にも見られるリン酸化型GAPDHと本菌特有の非リン酸化型GAPNとについて基本的性質を明らかにし、さらに、GAPNの１アミノ酸の変異によってアロステリズムがＫ型からＶ型に変換されることを明らかにした。
また、解糖系酵素グリセルアルデヒド酸化還元酵素には三種類のアイソザイムがあり、特異なサブユニット構築法によって形成されていることを示し、2-オキソ酸：フェレドキシン酸化還元酵素の立体構造解明等により特異な反応機構を明らかにした。また酵素FNRを同定した。

研究成果

• [雑誌論文] Sulfolobus tokodaii ST2133 is characterized as a thioredoxin reductase-like ferredoxin:NADP+ oxidoreductase (2014)
  • 著者名/発表者名: Z. Yan, Y.-W. Nam, S. Fushinobu, and T. Wakagi
  • 雑誌名: Extremophiles 巻: 18 号: 1 ページ: 99-110
  • DOI: 10.1007/s00792-013-0601-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Four Cys residues in heterodimeric 2-oxoacid:ferredoxin oxidoreductase are required for CoA-dependent oxidative decarboxylation but not for a non-oxidative decarboxylation (2014)
  • 著者名/発表者名: Z. Yan, S. Fushinobu, and T. Wakagi
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1844 号: 4 ページ: 736-743
  • DOI: 10.1016/j.bbapap.2014.01.015
  • 査読あり
• [雑誌論文] Engineering the allosteric properties of archaeal non-phosphorylating glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenases. (2014)
  • 著者名/発表者名: Fumiaki Ito, Masayuki Miyake, Shinya Fushinobu, Shugo Nakamura, Kentaro Shimizu, Takayoshi Wakagi
  • 雑誌名: BBA - Proteins and Proteomics 巻: Volume 1844 号: 4 ページ: 759-766
  • DOI: 10.1016/j.bbapap.2014.01.017
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] アルドラーゼ-細菌酵素の特殊性 (2013)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Wakagi
  • 雑誌名: Ｔｒｅｎｄｓ ｉｎ Ｇｌｙｃｏｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｇｌｙｃｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 25 号: 142 ページ: 71-81
  • DOI: 10.4052/tigg.25.71
  • NAID: 10031190621
  • ISSN: 0915-7352, 1883-2113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Archaeal Aldehyde Dehydrogenase ST0064 from <i>Sulfolobus tokodaii</i>, a Paralog of Non-Phosphorylating Glyceraldehyde-3-phosphate Dehydrogenase, Is a Succinate Semialdehyde Dehydrogenase (2013)
  • 著者名/発表者名: F. Ito, H. Chishiki, S. Fushinobu, and T. Wakagi
  • 雑誌名: Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ， Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ 巻: 77 号: 6 ページ: 1344-1348
  • DOI: 10.1271/bbb.130119
  • NAID: 10031184711
  • ISSN: 0916-8451, 1347-6947
  • 査読あり
• [雑誌論文] アルドラーゼ ー 古細菌酵素の特殊性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 若木高善
  • 雑誌名: Trends in Glycoscience and Glycotechnology 巻: in press
  • NAID: 10031190621
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparative analysis of two glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenases from a thermoacidophilic archaeon, Sulfolobus tokodaii (2012)
  • 著者名/発表者名: Fumiaki Ito, Hidehiro Chishiki, Shinya Fushinobu, Takayoshi Wakagi
  • 雑誌名: FEBS Letters 巻: 586 号: 19 ページ: 3097-3103
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2012.07.059
  • 査読あり
• [雑誌論文] 「真の」二機能性酵素の発見とその「変身」のメカニズム (2012)
  • 著者名/発表者名: 伏信進矢、西増弘志、若木高善
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 50 (2) ページ: 868-875
• [雑誌論文] 1つの酵素が2つの反応を触媒するしくみ (2012)
  • 著者名/発表者名: 西増弘志、伏信進矢、若木高善
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 巻: 54 (2) ページ: 113-118
  • NAID: 10030631990
• [学会発表] 超好熱性古細菌フェレドキシンNADP+レダクターゼの構造と機能 (2015)
  • 著者名/発表者名: Zhen Yan、馬込明音、荒川孝俊、伏信進矢、○若木高善
  • 学会等名: ２０１５年度日本農芸化学会年会
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス
  • 年月日: 2015-03-28
• [学会発表] 超好熱菌の原始的中央代謝に見られるいくつかの興味深い酵素たち (2014)
  • 著者名/発表者名: 若木高善
  • 学会等名: 第３７回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜みなとみらい
  • 年月日: 2014-11-25
  • 招待講演
• [学会発表] 超好熱性古細菌由来無機ピロリン酸依存性ホスホフルクトキナーゼの 構造と機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宋賢珍、日高将文、荒川隆俊、伏信進矢、○若木高善
  • 学会等名: 日本極限環境生物学会年会
  • 発表場所: 沖縄県名護市
  • 年月日: 2014-11-03
• [学会発表] 超好熱菌の原始的中央代謝に見られるいくつかの興味深い酵素たち (2014)
  • 著者名/発表者名: 若木高善
  • 学会等名: 千葉工大フォーラム
  • 発表場所: 千葉工大
  • 年月日: 2014-10-28
  • 招待講演
• [学会発表] 好酸好熱性古細菌Sulfolobus tokodaii由来のnon-phosphorylating glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenaseにおけるアロステリック制御の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 伊藤史晃・知識秀裕・中村周吾・清水謙多郎・伏信進矢・若木高善
  • 学会等名: 日本農芸化学会大会
  • 発表場所: 東北大学
• [学会発表] Ferredoxin:NADP+ oxidoreductase from Sulfolobus Tokodaii (2013)
  • 著者名/発表者名: Yan Zhen・Nam Yoon-Woo・伏信進矢・若木高善
  • 学会等名: 日本農芸化学会大会
  • 発表場所: 東北大学
• [学会発表] 好酸好熱性古細菌Sulfolobus tokodaii由来の非リン酸化型グリセルアルデヒド-3-リン酸脱水素酵素におけるアロステリック制御の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 伊藤史晃・知識秀祐・中村周吾・清水謙多郎・伏信進矢・若木高善
  • 学会等名: 日本極限環境生物学会年会
  • 発表場所: 明治大学文理学部
• [学会発表] Study on the catalytic reaction mechanism of 2-oxoacid:ferredoxin oxidoreductase from Sulfolobus tokodaii (2012)
  • 著者名/発表者名: Yan Zhen・伏信進矢・若木高善
  • 学会等名: 日本極限環境生物学会年会
  • 発表場所: 明治大学文理学部
• [学会発表] 好酸好熱性古細菌i由来の非リン酸化型グリセルアルデヒド-3-リン酸脱水素酵素におけるアロステリック制御の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 伊藤史晃・知識秀祐・中村周吾・清水謙多郎・伏信進矢・若木高善
  • 学会等名: 日本農芸化学会関東支部大会
  • 発表場所: 新潟薬科大学
• [学会発表] Role of iron-sulfur cluster on the dual activities of 2-oxoacid:ferredoxin oxidoreductase from Sulfolobus tokodaii (2012)
  • 著者名/発表者名: Zhen Yan, Shinya Fushinobu, Takayoshi Wakagi
  • 学会等名: The 12th Japan-China-Korea Joint Symposium on Enzyme Engineering
  • 発表場所: Kanazawa Excel Hotel Tokyu
• [学会発表] Conversion of an iron sulfur cluster in heterodimeric 2-oxoacid:ferredoxin oxidoreductase from Sulfolobus tokodaii
  • 著者名/発表者名: Zhen Yan, Shinya Fushinobu, and ○Takayoshi Wakagi
  • 学会等名: 日本極限環境生物学会年会
  • 発表場所: 明治大学生田校舎
• [学会発表] Intact iron-sulfur cluster is required for oxidative decarboxylation of pyruvate:ferredoxin oxidoreductase from Sulfolobus tokodaii
  • 著者名/発表者名: Zhen Yan, Shinya Fushinobu, and ○Takayoshi Wakagi
  • 学会等名: 第１３回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: とりぎん文化会館
• [学会発表] 好酸好熱性古細菌Sulfolobus tokodaii 由来の非リン酸化型グリセルアルデヒド-3-リン酸脱水素酵素におけるアロステリック制御にともなう構造変化
  • 著者名/発表者名: 伊藤史晃、三宅将之、中村周吾、清水 謙多郎、伏信進矢、○若木高善
  • 学会等名: 第１３回日本農芸化学会年会
  • 発表場所: 明治大学生田校舎
• [学会発表] 超好熱性微生物由来の無機ピロリン酸依存性ホスホフルクトキナーゼの結晶構造解析とリン酸供与体の認識機構
  • 著者名/発表者名: ○宋賢珍、日高将文、荒川隆俊、伏信進矢、若木高善
  • 学会等名: ２０１４年度日本農芸化学会大会
  • 発表場所: 明治大学生田校舎