研究課題
フォトトロピン（phot）は、植物の光屈性などの青色光による調節を担う光受容体で、光合成活性の最適化に重要な役割を果たしている。Phot分子はN-末端側にLOVとよばれる光受容ドメインを二つもち、C-末端側はセリン/スレオニン・キナーゼ（STK）となっており、光によって活性制御されるプロテインキナーゼとして機能する。このphotキナーゼの光による活性制御機構を応用して、プロテインキナーゼΑ（PKΑ）活性のin vitro光制御系を作ることを目的としてこの研究を申請した。申請者らのこれまでの研究などにより、1) C-末端セリン/スレオニン・キナーゼはconstitutiveな活性をもつこと、2) LOV2がphotキナーゼの阻害ドメインとして機能し、光によりこの阻害が解消されキナーゼが活性化される、つまりLOV2が光スイッチの役割を果たすこと、3) その際に、キナーゼ活性制御に関わる主要な分子構造変化はLOV2とキナーゼドメインの間のヒンジ領域に起こり、活性化には特にLOV2のC-末端側に存在するJα-ヘリックスの光反応によるアンフォールディングが重要であることなどが分かっていた。本研究では、Jα-ヘリックス構造変化の分子機構の解明を目指してアミノ酸置換を行い、キナーゼ活性制御にLOV2ドメインコアのN-末端側に存在する短いA'αと呼ばれるα-ヘリックスとLOV2との間のGAPが活性制御に重要な働きを示すこと、さらにJα-へリックスのC-末端側、キナーゼドメインとの間に小さい２つのα-ヘリックスをもつモジュール、LAM、が存在し、これがキナーゼ活性制御に重要な役割を果たすことも見つけた。これらを応用したSTK活性光制御系の開発を試みたが、当初の60％程度の阻害効率を示すタンパク質以上の光阻害効率をもつタンパク質の作出には成功しなかった。
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