• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2022 年度 実績報告書

タンパク質構造生物化学に立脚した超硫黄分子の可視化

計画研究

研究領域新興硫黄生物学が拓く生命原理変革
研究課題/領域番号 21H05260
研究機関宮崎大学

研究代表者

和田 啓  宮崎大学, 医学部, 准教授 (80379304)

研究分担者 田中 良和  東北大学, 生命科学研究科, 教授 (20374225)
研究期間 (年度) 2021-09-10 – 2026-03-31
キーワード超硫黄分子 / X線結晶構造解析 / クライオ電子顕微鏡解析 / 鉄硫黄クラスター / グルタチオン
研究実績の概要

本研究の目的は、超硫黄分子種がもつ立体構造およびタンパク質への結合様式を原子レベルで可視化することである。タンパク質との相互作用によって初めて顕 在化する超硫黄分子の活性化状態、例えば分子内双極子モーメントや超原子価状態による触媒反応などを捉え、立体化学をベースに生理学的な意義に迫る。タン パク質と協働して機能する超硫黄分子の可視化を目指し、システインを生合成材料としている二つの系「鉄硫黄クラスター 生合成系」および「グルタチオン代謝 系」に加え、超硫黄分子の結合タンパク質にも着目する。X線結晶構造解析(電子密度解析)およびクライオ電顕解析(原子電荷粒子解析)を併用することで、タンパク質内でインタクトな超硫黄分子構造を明らかにする。本年度は以下の項目を実施した。
[1] 鉄硫黄クラスター合成の超硫黄分子結合型コア複合体の構造解析:前年度までに調製方法を確立した超硫黄分子結合型コア複合体を用いて、クライオ電子顕微鏡解析像の構造解析を進めた。
[2]超硫黄型グルタチオン、システインの調製:グルタチオン分解酵素、システイン分解酵素の機能解明に向けて、超硫黄型システインを酵素的に合成を予定していた。しかし、領域内の共同研究(九州大学 有澤美枝子 教授)により、有機合成的に超硫黄化合物を合成、精製して頂いた。これらの化合物を用いて、グルタチオン分解酵素の基質特異性などを測定した。
[3]超硫黄分子(オクタサルファー)結合タンパク質の探索・機能解析:前年度に発見したオクタサルファー結合タンパク質に関して、性状解析を進めた。このタンパク質は、オクタサルファー存在下でオリゴマー状態が変化することを明らかにした。

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

本課題では、二つの系「鉄硫黄クラスター生合成系」および「グルタチオン代謝系」での超硫黄化合物の可視化を目指している。上記、[1]は鉄硫黄クラスター生 合成系、[2]はグルタチオン代謝系の成果であり、さらに[3]では新たなタンパク質をターゲットにしている。概ね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

今後は以下の項目の実施を計画している。
・超硫黄分子結合型コア複合体のクライオ電子顕微鏡解析像の構造解析を進める。
・超硫黄型グルタチオンを用いてグルタチオン分解酵素の超硫黄認識機構をX線結晶構造解析により明らかにする。
・これまでの研究により同定された新たな超硫黄分子結合タンパク質の性状解析、立体構造解析を進める。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 6件、 招待講演 8件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Neutron crystallography and quantum chemical analysis of bilin reductase PcyA mutants reveal substrate and catalytic residue protonation states2023

    • 著者名/発表者名
      Joutsuka Tatsuya、Nanasawa Ryota、Igarashi Keisuke、Horie Kazuki、Sugishima Masakazu、Hagiwara Yoshinori、Wada Kei、Fukuyama Keiichi、Yano Naomine、Mori Seiji、Ostermann Andreas、Kusaka Katsuhiro、Unno Masaki
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 299 ページ: 102763~102763

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2022.102763

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Degenerate PCR Targeting the Major Capsid Protein Gene of HcRNAV and Related Viruses2022

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Michiko、Wada Kei、Urayama Syun-ichi、Masuda Yuichi、Nagasaki Keizo
    • 雑誌名

      Microbes and Environments

      巻: 37 ページ: n/a~n/a

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME21075

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 赤潮藻ヘテロシグマに感染するウイルスHaVの 感染をめぐる特殊性と複雑性2023

    • 著者名/発表者名
      長_慶三・船岳祐作・廣本春奈・森本大地・高橋迪子・ 前田広道・花_和弘・和田啓・ 遠藤寿・岡崎友輔・緒方博之
    • 学会等名
      令和5年度日本水産学会
    • 招待講演
  • [学会発表] 酸化還元タンパク質の酸性アミノ酸の プロトン化状態解明に向けた研究2023

    • 著者名/発表者名
      磯部悠介、小林賢二、北河康隆、三島正規、和田啓、 松井敏高、海野昌喜
    • 学会等名
      2022年度量子ビームサイエンスフェスタ
  • [学会発表] Molecular mechanism of the SUF system involved in the iron-sulfur cluster biogenesis2022

    • 著者名/発表者名
      Kei Wada
    • 学会等名
      10th Asian Biological Inorganic Chemistry (AsBIC10)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Geobacter sulfurreducens由来シトクロムOmcZの結晶構造解析及び電気化学的解析2022

    • 著者名/発表者名
      丸山明, 和田啓, 加野帆駆斗, 長友春花, 内田健裕, 井上謙吾
    • 学会等名
      環境バイオテクノロジー学会2022年度大会
  • [学会発表] 藻類ウイルスクローン株における多様な宿主特異性発現の可能性2022

    • 著者名/発表者名
      長_慶三・船岳祐作・廣本春奈・森本大地・高橋迪子・和田啓
    • 学会等名
      第69回日本ウイルス学会学術集会
    • 招待講演
  • [学会発表] 鉄硫黄クラスター生合成を担うSUFマシナリーの構造機能解析2022

    • 著者名/発表者名
      ○和田 啓, 田中良和, 高橋康弘
    • 学会等名
      第95回日本生化学会
    • 招待講演
  • [学会発表] Structural and functional analyses of the SUF system involved in de novo iron-sulfur cluster biosynthesis2022

    • 著者名/発表者名
      Kei Wada
    • 学会等名
      The 12th International Conference on the Biology, Chemistry and Therapeutic Applications of Nitric Oxide
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Structural and functional analyses of E. coli SufBCD complex involved in iron-sulfur clusters biogenesis2022

    • 著者名/発表者名
      Kei Wada
    • 学会等名
      The 60th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 招待講演
  • [学会発表] Geobacter sulfurreducens由来シトクロムOmcZの結晶構造解析と電気化学的解析2022

    • 著者名/発表者名
      丸山 明、和田 啓、加納 帆駆斗、長友 春花、内田 健裕、井上 謙吾
    • 学会等名
      第44回 蛋白質と酵素の構造と機能に関する. 九州シンポジウム
  • [学会発表] Molecular ecology of red tide disintegration by viral infection2022

    • 著者名/発表者名
      Yusaku Funaoka, Haruna Hiromoto, Kei Wada, Michiko Takahashi, Daichi Morimoto and Keizo Nagasaki
    • 学会等名
      12th Asian Symposium on Microbial Ecology
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] HaV may give innovative insights for traditional algal virology2022

    • 著者名/発表者名
      Keizo Nagasaki, Yusaku Funaoka, Haruna Hiromoto, Michiko Takahashi, Daichi Morimoto, Hiromichi Maeda, Kazuhiro Hanazaki, Kei Wada
    • 学会等名
      12th Asian Symposium on Microbial Ecology
    • 国際学会
  • [学会発表] Retrospective analysis of dinoflagellate-infecting viruses in marine sediment2022

    • 著者名/発表者名
      Michiko Takahashi, Kei Wada, Syun-ichi Urayama, Yuichi Masuda, Kazuno Arai, Masafumi Murayama, Yuji Tomaru and Keizo Nagasaki
    • 学会等名
      12th Asian Symposium on Microbial Ecology
    • 国際学会
  • [学会発表] 鉄硫黄クラスター生合成マシナリーの構造・機能解析2022

    • 著者名/発表者名
      和田 啓
    • 学会等名
      生理研研究会 2021 生命を支える硫黄生物学の最前線
    • 招待講演
  • [学会発表] Super-giant molecule of a raphidovirus2022

    • 著者名/発表者名
      Nagasaki K, Wada K, Morimoto D, Takebe H
    • 学会等名
      10th Aquatic Virus Workshop
    • 国際学会
  • [学会発表] フィトクロム発色団合成酵素HY2の立体構造と機能2022

    • 著者名/発表者名
      杉島 正一、和田 啓、齋藤 夏希、海野 昌喜、福山 恵一、山本 健
    • 学会等名
      第21回日本蛋白質科学会年会
  • [備考] 宮崎大学医学部蛋白質機能学分野

    • URL

      http://www.med.miyazaki-u.ac.jp/structural_biology/index.htm

  • [産業財産権] 糖鎖結合剤、糖鎖検出キット及び医薬品2022

    • 発明者名
      長崎 慶三、和田 啓
    • 権利者名
      長崎 慶三、和田 啓
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2022-201581

URL: 

公開日: 2023-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi