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ATPを中間体とする概日時計蛋白質KaiCの新規自己脱リン酸化機構とその意義

公募研究

研究領域水を主役としたATPエネルギー変換
研究課題/領域番号 23118708
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 複合領域
研究機関名古屋大学

研究代表者

大川 妙子 (西脇妙子)  名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 特任講師 (30432230)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2012年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2011年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードシアノバクテリア / 概日時計 / in vitro再構成 / 自己リン酸化 / 脱リン酸化 / 反応機構 / 中間体 / ATP / ADP
研究実績の概要

概日時計は細胞内に存在する約24時間周期の振動体であり、様々な生理活性に概日リズムをもたらす。シアノバクテリアの概日時計はin vitro再構成が可能である。概日時計蛋白質KaiA、KaiB、KaiCとATPを混合することにより、KaiCのリン酸化状態が概日リズムを示す。KaiCは6量体型のP-loop ATPaseであり、自己リン酸化活性と自己脱リン酸化活性を併せ持つ。平成23年度は、KaiCの自己脱リン酸化反応機構の解明を行った。KaiCの自己脱リン酸化は、プロテインホスファターゼのようにリン酸化アミノ酸の加水分解によるのではなく、自己脱リン酸化の逆反応を介して起こっていることを明らかにした。この反応機構からKaiCリン酸化リズムは、自己リン酸化の正逆両反応が繰り返されることによって生じると考えられる。そこで、KaiA、KaiBがいかにして反応の進行方向を制御しているかについて研究を進めた。自己リン酸化の正反応はATPを、逆反応はADPを要求するため、平成24年度はKaiA、KaiBがKaiC結合ヌクレオチドを制御している可能性を検討した。KaiC6量体にはATP及びADPが結合しているが、KaiAはKaiC6量体からのADPの放出と6量体外部からのATPの取り込みを促進することにより、全結合ヌクレオチドに対するATPの割合を上昇させていることを明らかにした。またKaiBはKaiAの効果を阻害しており、KaiA、KaiB共存下ではKaiCのヌクレオチド結合状態は概日リズムを示した。結合ATPの割合はリン酸化型KaiCの蓄積より約4時間早くピークを迎えていた。これらの結果より、KaiAはKaiCに正反応の基質であるATPを供給し、KaiBは逆反応の基質であるADPをKaiC上に保持することで、自己リン酸化反応の進行方向が制御されリン酸化リズムが生じるものと考えられる。

現在までの達成度 (段落)

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Circadian autodephosphorylation of Cyanobacterial Clock Protein KaiC Occurs via Formation of ATP as Intermediate2012

    • 著者名/発表者名
      Taeko Nishiwaki, Takao Kondo
    • 雑誌名

      The Journal of Biological Chemistry

      巻: (印刷中) 号: 22 ページ: 18030-18035

    • DOI

      10.1074/jbc.m112.350660

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書 2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ATPを中間体とするシアノバクテリア概日時計蛋白質KaiCの新規自己脱リン酸化機構2012

    • 著者名/発表者名
      大川 妙子
    • 学会等名
      第85回 日本生化学会大会
    • 発表場所
      福岡国際会議場 マリンメッセ福岡(福岡県)
    • 年月日
      2012-12-14
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Autodephosphorylation of cyanobacterial circadian clock protein KaiC occurs via formation of ATP as an intermediate2012

    • 著者名/発表者名
      Taeko Ohkawa-Nishiwaki
    • 学会等名
      第50回 日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      名古屋大学 東山キャンパス(愛知県)
    • 年月日
      2012-09-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ATPを中間体とするKaiCの新規自己脱リン酸化機構とその意義2012

    • 著者名/発表者名
      大川 妙子
    • 学会等名
      第19回 日本時間生物学会学術大会
    • 発表場所
      北海道大学 学術交流会館(北海道)
    • 年月日
      2012-09-15
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ATPを中間体とする概日時計蛋白質KaiCの新規自己脱リン酸化機構とその意義2012

    • 著者名/発表者名
      大川 妙子
    • 学会等名
      第76回 日本生化学会 中部支部例会
    • 発表場所
      自然科学研究機構 岡崎コンファレンスセンター(愛知県)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 概日時計蛋白質KaiCのCI、CIIドメインに関する生化学的解析2011

    • 著者名/発表者名
      大川妙子、柴田有紀、塚本英貴、北山陽子、近藤孝男
    • 学会等名
      第18回日本時間生物学会学術大会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Characterization of nucleoide binding and enzymatic activities of CI and CII domains of KaiC2011

    • 著者名/発表者名
      Taeko Nishiwaki-Ohkawa, Yuuki Shibata, Hidetaka Tsukamoto, Yohko Kitayama, Takao Kondo
    • 学会等名
      International symposium "Designing the circadian clock"
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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