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生体内において硫黄原子はタンパク質中の含硫アミノ酸をはじめ、グルタチオン、コンドロイチン硫酸などの形で多量に存在している。それ以外に存在量は微量ながら、チアミン、ビオチン、リポ酸、鉄-硫黄クラスター、モリブドプテリンなどの補因子や、tRNAに含まれるチオウリジンなどの核酸塩基にも硫黄が含まれている。これらの生体分子に存在する硫黄原子は極めて反応性が高く、アルデヒド基やカルボキシル基の転移反応や電子およびプロトンの授受に際して重要な役割を担っている。
また、チオウリジンは翻訳時のコドン認識に深く関与しており生理的に重要な役割を担っている。本研究課題では、このような高い生理機能を有する含硫化合物の生合成機構の解明を目的としている。平成21年度は、大腸菌の無細胞抽出液を材料として用い、タンパク質合成阻害剤存在下でL-[<35>^S]システインをトレーサーとして活性型硫黄であるペルスルフィドを保持する能力を有するタンパク質を網羅的に検出することを試みた。その結果、[<35>^S]により標識されるタンパク質が複数種見いだされたため、これらの一次構造解析を進めている。また、同定されたタンパク質については、遺伝子をクローン化し大量発現系を構築して遺伝子産物の精製に着手している。精製標品が取得でき次第、in vitroでシステインデスルフラーゼとの相互作用および硫黄原子授受の有無を確認する。硫黄原子の授受が認められる場合には、経時的な変化を解析することとし、同タンパク質をコードする遺伝子を破壊して、生育速度や栄養要求性など表現型に与える影響を詳細に解析し生理的な機能の解明を試みる。
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