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生物時計再構成系の動的秩序探究

公募研究

研究領域生命分子システムにおける動的秩序形成と高次機能発現
研究課題/領域番号 16H00784
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関立命館大学

研究代表者

寺内 一姫  立命館大学, 生命科学部, 教授 (70444370)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2016年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード概日時計 / 蛋白質 / 生物時計 / タンパク質
研究実績の概要

シアノバクテリアの生物時計は3つの時計タンパク質KaiA,KaiB,KaiCによって構成されている。3つのタンパク質が離合集散し、KaiCのリン酸化状態が約24時間周期で変動する。KaiAとKaiBはKaiCとの結合を周期的に変動させており,Kaiタンパク質これらとの複合体の形成は概日リズム形成に重要である。中心振動体として働くKaiCは、CIドメインとCIIドメインとよばれる2つのドメイン構造からなる。今回、六量体KaiCを構成する2つのリング構造を個別に精製し、それぞれのドメインの機能解析を実施した。精製タンパク質を用いて、リン酸化状態の解析およびゲル濾過クロマトグラフィーにより多量体構造変化を解析した。その結果、CIIリングがリン酸化修飾されることで、六量体から単量体に解離することを見出した。さらに、リン酸化されるアミノ酸残基を質量分析により同定したところ、KaiCの432番目に相当するスレオニン残基がCIIドメインでリン酸化されていることが明らかになった。一方、CIリングは常に安定な六量体を形成していることが確認できた。
さらに、温度変化によるKaiCのリン酸化変動を詳細に解析した。KaiCは4°Cにおいては、リン酸化状態は上昇し、30°Cにおいては低下することが知られている。そこで、4°Cから30°Cにおける温度範囲でのリン酸化の変動を解析した。リン酸化状態は10°Cを境に、それ以下の温度では上昇し、それ以上の温度では低下した。一方、CIIリングでは、温度が高くなるほど、リン酸化状態は大きく変動することが明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Phosphorylation at Thr432 induces structural destabilization of the CII ring in the circadian oscillator KaiC2018

    • 著者名/発表者名
      Oyama K., Azai C., Matsuyama J., Terauchi K.
    • 雑誌名

      FEBS Lett

      巻: 592 号: 1 ページ: 36-45

    • DOI

      10.1002/1873-3468.12945

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Soft X-ray imaging of cellular carbon and nitrogen distributions in heterocystous cyanobacteria2018

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Teramoto, Chihiro Azai, Kazuki Terauchi, Masashi Yoshimura, Toshiaki Ohta
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: - 号: 1 ページ: 52-61

    • DOI

      10.1104/pp.17.01767

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ブルーネイティブ電気泳動による時計タンパク質KaiCの動的構造解析2017

    • 著者名/発表者名
      寺内一姫, 大山克明, 浅井智広
    • 雑誌名

      電気泳動

      巻: 61 号: 2 ページ: 107-110

    • DOI

      10.2198/electroph.61.107

    • NAID

      130006207343

    • ISSN
      2189-2628, 2189-2636
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Isolation of cyanobacterial mutants exhibiting growth defects under microoxic conditions by transposon tagging mutagenesis of <i>Synechocystis</i> sp. PCC 68032017

    • 著者名/発表者名
      K. Terauchi, R. Sobue, Y. Furutani, R.Aoki, Y.Fujita
    • 雑誌名

      The Journal of General and Applied Microbiology

      巻: 63 号: 2 ページ: 131-138

    • DOI

      10.2323/jgam.2016.08.004

    • NAID

      130006770752

    • ISSN
      0022-1260, 1349-8037
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Conversion between two conformational states of KaiC is induced by ATP hydrolysis as a trigger for cyanobacterial circadian oscillation.2016

    • 著者名/発表者名
      K. Oyama, C. Azai, K. Nakamura, S. Tanaka, K. Terauchi
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 6 号: 1 ページ: 32443-32443

    • DOI

      10.1038/srep32443

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Destabilization of the CII hexameric ring by phosphorylation in the cyanobacterial circadian oscillator KaiC2018

    • 著者名/発表者名
      Katsuaki Oyama, Chihiro Azai, Jun Matsuyama, Kazuki Terauchi
    • 学会等名
      新学術領域研究「動的秩序と機能」 第6回国際シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] シアノバクテリア時計タンパク質KaiC のCIドメインのATPase 活性に依存した2状態変換2017

    • 著者名/発表者名
      大山克明、浅井智広、田中俊、中村香織、寺内一姫
    • 学会等名
      第58回 日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      鹿児島大学(鹿児島県・鹿児島市)
    • 年月日
      2017-03-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Cyanobacterial clock protein KaiA: Biochemical analyses with ion exchange and gel filtration chromatography2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Terauchi
    • 学会等名
      動的秩序第5回国際シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学(東京都・目黒区)
    • 年月日
      2017-01-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 時計タンパク質KaiCの探究2017

    • 著者名/発表者名
      寺内一姫
    • 学会等名
      藍藻の分子生物学2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ブルーネイティブ電気泳動による時計タンパク質KaiCの動的構造解析2017

    • 著者名/発表者名
      寺内一姫
    • 学会等名
      第68回日本電気泳動学会総会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Conformational change by phosphorylation and ATP hydrolysis in the cyanobacterial circadian oscillator KaiC2017

    • 著者名/発表者名
      Katsuaki Oyama, Chihiro Azai, Kazuki Terauchi
    • 学会等名
      日本生物物理学会第55回年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Conversion between two hexameric states of KaiC for cyanobacterial circadian oscillation2016

    • 著者名/発表者名
      K. Oyama, C. Azai, K. Nakamura, S. Tanaka, K. Terauchi
    • 学会等名
      IGER International Symposium on Biological Rhythms
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2016-11-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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