| 研究領域 | 生物合成系の再設計による複雑骨格機能分子の革新的創成科学 |
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| 研究課題/領域番号 |
19H04634
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
尾瀬 農之 北海道大学, 先端生命科学研究院, 准教授 (80380525)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
2020年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2019年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
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| キーワード | 蛋白質フォールディング / ポリエーテル天然物 / 共結晶解析 / NMR / 組換え放線菌 / 結晶解析 / 蛋白質科学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
Monensin生合成をモデルケースとしてポリエーテル骨格構築機構の解明に取り組んでいる。多様性を決定づけるエーテル環の導入は，特徴的な環化酵素が担うことが，最近は広く知られてる。Monensinの場合，その骨格を構築するために3 回の環化反応が必要である。しかしながら，モネンシン生合成遺伝子クラスター中には、環化酵素と考えられる遺伝子が2つしか存在しないため，2つの蛋白質がどのように3 回の環化反応を触媒するかを解明することで，複雑なポリエーテル骨格構築メカニズムを一般化できると考えた。結晶構造解析とNMR分光法を組み合わせて，新奇な蛋白質の性質を明らかにしたい。
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| 研究実績の概要 |
特定の立体構造を形成しないIntrinsically Disordered Protein (IDP)あるいはIDRと呼ばれる蛋白質領域が機能発現をする事実は，1990年代にはよく知られるようになり，種々の例が研究され，多くの総説にまとめられている。統計法にもよるが，真核生物・ウイルスでは44-56%もの翻訳領域がIDRであるとさえいわれる。IDRとして特に研究が進んでいるものは，高等生物シグナル伝達系・転写翻訳系に多く含まれ，他の蛋白質との相互作用時に過渡的構造形成をおこなう例である。加えて近年では，液-液相分離や蛋白質水和ゲル化にIDRが深く関わり，生体分子の安定化，機能の局在化を決定する因子として注目されるなど，当初の予測を超えたIDRの性状・機能多様性が発見されたが，既知情報は氷山の一角であると思われる。本研究ではポリエーテル骨格構築経路に隠された巧妙なトリックを，monensin生合成をモデルケースとして解明することができた。多様性を決定づけるエーテル環の導入は，環化酵素MonBIおよびMonBIIのペアが担う。これまで基質アナログ体を使用した構造研究により，MonBIは酵素としての機能をもたず，MonBII活性化のための補助的な役割を果たすことがわかた。X線とNMRを組み合わせた研究から，大きな基質を収容するための長大ポケットを持ち，かつ反応過程に応じて形が異なる基質を認識するMonBIIは，単独で立体構造を形成できない蛋白質であることをつきとめた。酵素全長が構造非形成蛋白質（IDP）である例は無く，さらに相同性の高い２種の蛋白質が，一方はIDPとして活性担当，もう一方は構造形成・維持のための足場となる例はこれまでに無い。つまり，酵素MonBIIの活性構造形成を誘導する「ペア型」新奇シャペロン機構を提唱し，存在意義やこの機構の完全な証明ができた。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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