| 研究課題/領域番号 |
20H03204
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| 研究機関 | 埼玉大学 |
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研究代表者 |
高橋 康弘 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (10154874)
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| 研究分担者 |
和田 啓 宮崎大学, 医学部, 准教授 (80379304)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 鉄硫黄クラスター / 生合成 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、鉄硫黄（Fe-S）クラスターの生合成を担う３種類のマシナリー（ISC、NIF、SUF）の作動機構の解明に焦点を当てて、遺伝学、生化学、構造生物学、分光学などのさまざまなアプローチを結集して解析を進めている。R2年度の進行状況ならびに研究成果を以下に示す。
1) ISCマシナリーにおいて、IscUはFe-Sクラスターの組み立てを担う中核成分、HscA-HscBはIscUと特異的に結合するHsp70シャペロンとコシャペロンである。これらは、どれもマシナリーの機能に必須だが、私たちは、HscA-HscBの機能をバイパスする二次的な変異をIscU内に複数見出した。それらサプレッサー変異型のIscUタンパク質を生化学的に解析したところ、その多くが二次構造レベルで変性状態にあること、また、金属イオンを結合するとnativeなコンフォメーションに復帰することを見出した。さらに、IscUは、クラスターを組み立ててそれを他のタンパク質に移行させるという反応の過程の中で、structured型とdenatured型の２つのコンフォメーションを遷移する必要があることを実証し、また、HscA-HscBはIscUの構造をdenatured型に変化させることで、Fe-Sクラスターを不可逆的に放出させる役割があることを示した。
2) システイン脱硫酵素は、Fe-Sクラスター生合成系の無機硫黄の供給を担う酵素であり、活性部位であるPLP周辺の部分構造の違いから、I型とII型に分類されている。私たちは好熱菌由来のNifSの結晶構造を解析することで、I型酵素における触媒ループの構造を初めて捉えた。また、反応中間体のX線結晶構造解析にも成功し、I型のNifSとII型のSufSでは共通の反応中間体を形成すること、一方、触媒ループの構造変化は両者で大きく異なることを明らかにした。
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| 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
IscUのダイナミックな構造変化を説き明かしたことで、作動機構に関する重要な手掛かりが得られた。研究成果を論文として公表すると共に、進行中のものは学会で発表しており、研究計画は概ね順調に進展していると評価できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
IscUで組み立てられるFe-Sクラスターは非常に不安定であるため、ほとんど解析が進んでいないが、好熱性古細菌のIscUはFe-Sクラスターを結合したホロ型として発現・精製できることを見出している。今後、Fe-Sクラスターの実体をEPRを用いて解析すると共に、結晶構造解析によってクラスター生合成の構造基盤を明らかにする。
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