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2008 年度 実績報告書

時計タンパク質ナノタイマーの生化学的基盤構築

研究課題

研究課題/領域番号 19042011
研究機関立命館大学

研究代表者

寺内 一姫  立命館大学, 生命科学部, 准教授 (70444370)

キーワード生物時計 / シアノバクテリア / 生化学 / 周期
研究概要

ATPとKaiA, KaiB, KaiCの3つのタンパク質による、概日振動する時計の再構成が成功した。この試験管内の時計は時間計測というメカニズムがタンパク質に組み込まれていることを示している。この再構成系を用いて、研究代表者はKaiCのATPase活性が生物時計の周期を規定する化学反応であり,ATPの加水分解エネルギーは時計を駆動するために使われていることを明らかにした。KaiCのATPase活性は、in vitroでKaiA及びKaiB存在下において24時間周期で変動する。本研究はナノスケールの分子タイマーというべきKaicタンパク質を生化学的に解析し、エネルギーを時間に変換するATPaseの分子メカニズム解明を目的とする。
KaiCのATPase活性は温度が変化してもほとんど変化しないという極めて特異な性質を保持している。KaiCは通常の生化学的反応にみられる温度依存性を失い、生物時計の最も重要な性質である温度補償性を保持している。この性質に着目し、KaiCのATPase活性の温度補償性を失った変異タンパク質を見出し、その生化学的性質を解析した。この変異タンパク質は、KaiA存在下で温度が10℃上昇すると活性が2倍強に上昇し、一般的な酵素反応と同様の挙動を示す。また、このKaic変異タンパク質の詳細な温度依存性を解析したところ、25℃付近が至適温度であり、それ以上の高温下では活性が顕著に減少した。さらにKaiA濃度依存性、基質濃度依存性を解析し、この変異体は野生型KaiCとはATPaseの性質が大きく異なっていることが明らかとなった。この変異体の解析をさらに進めることでKaiCのATPaseの分子メカニズムの一端が明らかになることが期待される。本研究においては、ATPaseの分析に不可欠な試薬が年度途中に世界的に入手困難となり、平成21年度に研究の一部を繰り越した。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Cyanobacterial daily life with Kai-based circadian and diurnal genome-wide trans criptional control in Synechococcus elongatus2009

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Ito
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci USA 106

      ページ: 14168-14173

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dual KaiC-based oscillations constitute the circadian system of cyanobacteria2008

    • 著者名/発表者名
      Yoko Kitayama
    • 雑誌名

      Genes Dev. 22

      ページ: 1513-1521

    • 査読あり
  • [学会発表] シアノバクテリア時計タンパク質のATP加水分解が生みだす概日時計発振メカニズム解析2009

    • 著者名/発表者名
      寺内一姫
    • 学会等名
      第50回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 年月日
      2009-03-22
  • [学会発表] 時計タンパク質KaiCにおけるATP加水分解活性の温度補償性と構造変化2008

    • 著者名/発表者名
      寺内一姫
    • 学会等名
      日本生体エネルギー研究会第34回討論会
    • 発表場所
      東京医科歯科大学(東京都)
    • 年月日
      2008-11-08
  • [学会発表] The ATPase activity of the cyanobacterial clock protein KaiC2008

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Terauchi
    • 学会等名
      The 22nd Annual Symposium of The Protein Society
    • 発表場所
      San Diego (CA, USA)
    • 年月日
      2008-07-21

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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