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2017 年度 実績報告書

未知補因子が関与するRNA硫黄転移機構の構造基盤

研究課題

研究課題/領域番号 15J01961
研究機関北海道大学

研究代表者

陳 明皓  北海道大学, 生命科学院, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
キーワードtRNA転写後修飾 / 硫黄転移 / 鉄硫黄クラスター
研究実績の概要

本年度はTtuAの活性部位周辺の残基に網羅的にアラニン変異を導入したのち、HPLCを用いてTtuAの酵素活性実験、また水銀ゲルを用いてTtuBの脱硫実験を行った。その結果、残基Ser55、Asp59、Asp161およびLys137にアラニン変異を導入すると酵素活性がほぼまたは完全に阻害されることを見出した。構造情報から、前者の3残基は基質塩基のアデニル化、後者の1残基はTtuBの脱硫反応に関与する仮説を立てた。
TtuAに含まれている[4Fe4S]型鉄硫黄クラスターは、活性部位に進入するTtuBまたは硫黄イオンと配位できるとX線結晶構造より観測されている。しかし、この推定された鉄硫黄クラスターの機能は結晶中だけでなく、溶液中における動的な状態をも確認する必要があった。そこで私は電子スピン共鳴(ESR)法に注目した。ESRは分子中に存在する孤立電子対を観測する分光学的な手法であり、鉄硫黄クラスターなどの無機金属補因子の状態を調べるのに適している。今年度は佐賀大学の堀谷正樹助教の協力を得て、i)TtuA単体、ii)カルボキシル化TtuB存在下、iii) チオカルボキシル化TtuB存在下、iv)Na2S存在下における鉄硫黄クラスターの配位状態をEPR法を用いて測定し、それぞれに明確な違いが観測された: 何も加えない場合鉄硫黄クラスターのESRスペクトルはRhombic型に対して、カルボキシル化TtuBを加えるとaxial型に変化し、さらにチオカルボキシル化TtuBおよびNa2Sを加えた時ではTtuA単体の時と異なるRhombic型のスペクトルが得られている。これらの実験結果から、鉄硫黄クラスターは結晶中だけでなく、溶液中でもリガンド分子と配位結合を形成することが確認された。現在はこれまでに得られた実験結果をまとめて、国際誌への投稿を準備している。

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。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Heme Binding to Porphobilinogen Deaminase from Vibrio cholerae Decelerates the Formation of 1-Hydroxymethylbilane2018

    • 著者名/発表者名
      Uchida Takeshi、Funamizu Takumi、Chen Minghao、Tanaka Yoshikazu、Ishimori Koichiro
    • 雑誌名

      ACS chemical biology

      巻: 13 ページ: 750~760

    • DOI

      10.1021/acschembio.7b00934

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Biochemical and structural characterization of oxygen-sensitive 2-thiouridine synthesis catalyzed by an iron-sulfur protein TtuA2017

    • 著者名/発表者名
      Chen Minghao、Asai Shin-ichi、Narai Shun、Nambu Shusuke、Omura Naoki、Sakaguchi Yuriko、Suzuki Tsutomu、Ikeda-Saito Masao、Watanabe Kimitsuna、Yao Min、Shigi Naoki、Tanaka Yoshikazu
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      巻: 114 ページ: 4954~4959

    • DOI

      10.1073/pnas.1615585114

    • 査読あり
  • [学会発表] 硫黄転移反応における鉄硫黄クラスターの役割の解明2017

    • 著者名/発表者名
      陳明皓
    • 学会等名
      日本ケミカルバイオロジー学会第12回年会
  • [学会発表] 鉄硫黄クラスターが関与する新規硫黄転移機構の解明2017

    • 著者名/発表者名
      陳明皓
    • 学会等名
      第17回リング・チューブ超分子研究会
  • [学会発表] 鉄硫黄クラスターが関与する新規硫黄転移機構の解明2017

    • 著者名/発表者名
      陳明皓
    • 学会等名
      第17回タンパク質科学会年会
  • [学会発表] Investigating a novel tRNA thiolational modification mechanism involving an [4Fe-4S]cluster2017

    • 著者名/発表者名
      Minghao Chen
    • 学会等名
      第43回内藤コンファレンス
    • 国際学会
  • [学会発表] Elucidation of a novel RNA thiolation reaction mechanism involving an Fe-S cluster2017

    • 著者名/発表者名
      Minghao Chen
    • 学会等名
      24th Pharmascience Forum
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17  

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