植物運動制御を担うLOVタンパク質の分子構造とシグナル伝達の初期課程

2008 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17084008
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 徳富 哲 大阪府立大学, 理学系研究科, 教授 (90142009)
• 研究分担者: 吉原 静恵 大阪府立大学, 理学系研究科, 助教 (20382236)
• キーワード: 植物 / 青色光受容 / フラビンタンパク質 / 光反応 / シグナル伝達 / LOVドメイン / フォトトロピン

研究概要

phot分子は、光屈性、葉緑体光定位運動、気孔開口光制御などを担う青色光受容体で、N-末端側にLOVと呼ばれる発色団ドメインを二つ、C-末端側にセリン/スレオニンキナーゼドメインを持ち、光により制御されるタンパク質キナーゼとして機能すると考えられる。これまでの研究によりLOV2がキナーゼ活性部位に光可逆的に結合して、活性制御の光分子スイッチとして機能すること、その際の結合部位がLOVドメインのヘリカルコネクター部分の可能性が高いこと、LOV1は光感度調節に関与していることなどを明らかにしていた。今年度は、シロイヌナズナの2種類のフォトトロピンホモログ、phot1とphot2の4種類のLOVドメインのオリゴマー構造を決め、LOV1に関しては世界初のダイマー結晶構造を論文発表しこれはJ. Mol. Biol. の表紙を飾り幾つかの新聞にニュースとして取り上げられた。LOV1のダイマー構造はphot1とphot2でその結合様式が異なっており、これがphot1とphot2の機能分担、低光強度から中強光域の光センサー、高強度光センサー、に関与する可能性を指摘した。さらにphot2-LOVドメイン分子内のシグナル伝達に関わるアミノ酸置換変異シロイヌナズナを作成し、アミノ酸変異のLOVドメインの光反応、変異固体の光屈性、葉緑体光定位運動に対する効果を調べ、発色団の光反応により引き起こされるLOV分子内ジグナル伝達経路に関する重要な知見を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Ohgomeric State Dependent Conformational Change of the BLUF Protein TePixD (T110078) (2009)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, K, Nakasone, Y, Okajima, K, Ikeuchi, M, Tokutomi, S and Terazuna. M
  • 雑誌名: J Mol Biol (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Light Signal Transduction Pathway from the Flavin Chromophore to the Jα helix of Arabidpsis Phototropin1 (2009)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, A, Iwata, T, Yoshioki Sato, S, Matsuoka, D Ibkutomi, S and Kandori H
  • 雑誌名: Biophys. J (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vibrational Assigninent of the Flavin Cysteinyl Adduct in a Signaling State of the LOV Domam in FKF1 (2009)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi, S, Unno, M, Zikihara, K, Tokutomi, S, and Yamauchi, S
  • 雑誌名: J Phys Chem (印刷中) ページ: 2913-2921
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time-Resolved FT-IR Study on Photoadduct Formation and Secondary Structural Changes within the Phototropin LOV Doitain (2009)
  • 著者名/発表者名: Pfeifer, A., Majerus, T., Zikihara, K., Matsuoka, D., Tokutomi, S., Heberle, J and Kottke, T
  • 雑誌名: Biophys J 96 ページ: 1462-1470
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ohgomeric structure of LOV domains in Arabidopsis phototropm (2009)
  • 著者名/発表者名: Katsura, H., Zikihara, K., Okajima, K., Yoshihara, S. and Tokutom, S
  • 雑誌名: FBBS Lett 583 ページ: 526-530
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stability of Dimer and Domam-Doniam InieraCtioh of Arabidopsis Photo trapm 1 LOV2 (2008)
  • 著者名/発表者名: Nakasone, Y., Eitoku, T., Zikihara, K., Matsuoka, D., Tokutomi, S., and Terazima, M
  • 雑誌名: J. Mol. Biol 373 ページ: 904-913
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Basis of the LOV1 Dimerization of Arabidopsis Phototropins1 and 2 (2008)
  • 著者名/発表者名: Nakasako, M., Zikihara, K., Mtsuoka, D., Katsura, H. and Tokutomi, S
  • 雑誌名: J. Mol. Biol 381 ページ: 718-733
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray diffraction analysis of the LOV1 domains of phototropin 1 and 2 from Arabidopsis, thaliana (2008)
  • 著者名/発表者名: Nakasalui, M., Hirata, M., Shunizu, N., Hosokawa, S., Matsuoka, D., Oka, T., Yamamoto, M. and Tokutomi, S
  • 雑誌名: Acta Crystallogr Sect F 64 ページ: 617-621
  • 査読あり
• [雑誌論文] Involvement of electron transfer in the Phothreaction of zebrafish Cryptochrome-DASH (2008)
  • 著者名/発表者名: Zikihara, K, Ishikawa, T, Todo, T and Tokutomi, S
  • 雑誌名: Photochem Photobiol 84 ページ: 1016-1023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of Phe1010 in the Light Induced Structural Changes of the neol LOV2 Domain of Adiantum (2008)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, A., Iwata, T., Tokutomi, S. and Kandori, H
  • 雑誌名: Biochemistry 47 ページ: 922-928
  • 査読あり
• [雑誌論文] Blue light dimuushes interaction of PAS/LOV proteins, putativeblue light receptors in Arabidopsis thahana, with their mteracting partners (2008)
  • 著者名/発表者名: Ogura, Y., Komatsu, A., Zikihara, K., Nanjo, T., Tokutomi, S., Wada, M. and Kiyosue, T
  • 雑誌名: J Plant Research 121 ページ: 97-195
  • 査読あり
• [学会発表] フォトトロピンの光受容ドメインの分子構造、光反応、キナーゼ活性光制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 徳富哲、直原一徳、岡島公司、桂ひとみ、吉原静恵、中迫雅由
  • 学会等名: 日本植物生理学会第50回年会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20090321-24
• [学会発表] 青色光、緑色光によって可逆的光変換するフィトクロム様光受容体の光反応初期過程 (2009)
  • 著者名/発表者名: 市川聖悟、吉原静恵、深澤励央、直原一徳、河内孝之、徳富哲
  • 学会等名: 日本植物生理学会第50回年会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20090321-24
• [学会発表] シロイヌナズナPhot2LOV2トメインの光シグナル伝達に関わる二つのアミノ酸 (2009)
  • 著者名/発表者名: 桂ひとみ、鍋野美香、末次憲之、直原一徳、桜井実、徳富哲
  • 学会等名: 日本植物生理学会第50回年会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20090321-24
• [学会発表] フォトトロピンの光受容ドメインの分子構造、光反応、キナーゼ活性光制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 徳富哲、直原一徳、岡島公司、桂ひとみ、吉原静恵
  • 学会等名: 日本植物生理学会第50回年会, シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20090321-24
• [学会発表] 同位体標識試料を用いたLOV2ドメインの光誘起構造変化の赤外分光解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: Koyama, T, Yamamoto, A, Sato, Y, Iwata, T, Matuoka, D and Tokutomi, S
  • 学会等名: 日本生物物理学会第46回年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20081203-05
• [学会発表] アフリカツメガエルとセブラフィッシュとのクリプトクロムDASH光反応の相違 (2008)
  • 著者名/発表者名: Zikihara, K, Ishikawa, T, Todo, T and Tokutomi, S
  • 学会等名: 日本生物物理学会第46回年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20081203-05
• [学会発表] 植物が有ずるLOVドメインの光反応ダイナミクス (2008)
  • 著者名/発表者名: Nakasone, Y, Eitoiu, T, Zukihara, K, Matsuoka, D, Tokutomi, S and-Terazima, M
  • 学会等名: 日本生物物理学会第46回年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20081203-05
• [学会発表] シアノバクテリアの青色米受容タンパク質SyPixDの構造変化の時間分解検出 (2008)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, K, Nakasone, Y, Okajima, K, Ikeuchi M, Tokutomi, S and Terazima, M
  • 学会等名: 日本生物物理学会第46回年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20081203-05
• [学会発表] Regulation of Arabidpsis phototropin kmase by blue light (2008)
  • 著者名/発表者名: Tokutomi S., Zikihara, K., Okapma, K., Ratsura, H., Yoshihara, S
  • 学会等名: 4th Asia-and Oceania Conference on Photobiology 2008
  • 発表場所: India Varanasi
  • 年月日: 20081122-28
• [学会発表] Structural basis for the photoreception of Arabidpsis phototropin (2008)
  • 著者名/発表者名: Tokutomi S., Zikihara, K., Okajima, K., Katsura, H., Yoshihara, S., Nakasako, M
  • 学会等名: 15^<th> Anniversary Meetmg for Korean Society of Photscience
  • 発表場所: Korea, Jeju
  • 年月日: 20080926-28
• [学会発表] 紅色細菌の青色光受容BLUFタンパク質AppAのリン酸化を介した光シグナル伝達 (2008)
  • 著者名/発表者名: 増田真二、富田祥之、松岡大介、徳富哲、太田啓之
  • 学会等名: 日本植物学会第72回大会
  • 発表場所: 高知
  • 年月日: 20080925-27
• [学会発表] シロイスナズナ青色光受容体phot1における光によるリン酸北活性制御機構の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 岡島公司、嶋田崇史、松岡大介、徳富哲
  • 学会等名: 日本植物学会第72回大会
  • 発表場所: 高知
  • 年月日: 20080925-26
• [学会発表] How blue light regulates kmase activity of phototropin (2008)
  • 著者名/発表者名: Tokutomi S
  • 学会等名: 34^<th> Annual Meeting of American Society for Photobiology
  • 発表場所: USA, San Francisco
  • 年月日: 20080620-25
• [備考]
  • URL: http://www.b.s.osakafu-u.ac.jp/~toxan/home.html