酸化還元状態に厳密に留意した植物型Fdと光合成蛋白質との複合体構造解析

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H02417
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 栗栖 源嗣 大阪大学, 蛋白質研究所, 教授 (90294131)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 構造生物学 / 光合成 / 電子伝達 / 金属タンパク質 / レドックス代謝

研究実績の概要

酸化還元状態の違いによるFdの構造変化は，たとえ小さな変化であっても複合体形成を考える上で非常に重大であるという考えに基づき，複合体構造解析実験を実施している。具体的には，i)緑藻型光化学系I複合体（PS1：LHC1）とGa置換Fdとの複合体構造解析を実施し，BBAに論文を投稿して掲載された。これは3種類の状態の違うPSIの構造を報告した論文であり，学術的意味が大きいと考えている。シアノバクテリア型光化学系I（PS1）とGa置換Fdとの複合体構造の高分解能化も実施して，2022年度中に1.97オングストロームの構造をCommun. Biol.に論文発表した。2023年度は，還元状態にしたNative Fdと配位子置換再構成[FeFe]-ヒドロゲナーゼ（HydA1）との複合体構造解析を中心的に進めたが構造決定には至っていない。英国でHydA1の複合体構造が解析されたという噂が流れてきたが，論文発表はされていない。代替案として結晶化を必要としないクライオ電子顕微鏡による単粒子構造解析によって構造を明らかにすることも検討したが分子サイズが小さすぎて構造決定には至らなかった。そこで，抗体により分子量を大きくするなどの操作も検討した。実際に，分子量75kDaの酸素耐性[FeFe]-ヒドロゲナーゼ（CbA5H）の活性型構造の決定には成功しており，Nature Chemistryに論文を投稿したがrejectされてしまったため，現在別の論文に投稿中である。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Ruhr University Bochum(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Ruhr University Bochum
• [雑誌論文] Crystal structure of the stalk region of axonemal inner‐arm dynein‐d reveals unique features in the coiled‐coil and microtubule‐binding domain (2023)
  • 著者名/発表者名: Ko Seolmin、Toda Akiyuki、Tanaka Hideaki、Yu Jian、Kurisu Genji
  • 雑誌名: FEBS Letters 巻: 597 ページ: 2149～2160
  • DOI: 10.1002/1873-3468.14690
• [雑誌論文] Three structures of PSI-LHCI from Chlamydomonas reinhardtii suggest a resting state re-activated by ferredoxin (2023)
  • 著者名/発表者名: Gerle Christoph、Misumi Yuko、Kawamoto Akihiro、Tanaka Hideaki、Kubota-Kawai Hisako、Tokutsu Ryutaro、Kim Eunchul、Chorev Dror、Abe Kazuhiro、Robinson Carol V.、Mitsuoka Kaoru、Minagawa Jun、Kurisu Genji
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics 巻: 1864 ページ: 148986～148986
  • DOI: 10.1016/j.bbabio.2023.148986
• [雑誌論文] Regulation of motor activity of ciliary outer-arm dynein by the light chain 1; Implications from the structure of the light chain bound to the microtubule-binding domain of the heavy chain (2023)
  • 著者名/発表者名: Yagi Toshiki、Toda Akiyuki、Ichikawa Muneyoshi、Kurisu Genji
  • 雑誌名: Biophysics and Physicobiology 巻: 20 ページ: n/a～n/a
  • DOI: 10.2142/biophysico.bppb-v20.0008
• [雑誌論文] Soluble domains of cytochrome c-556 and Rieske iron-sulfur protein from Chlorobaculum tepidum: Crystal structures and interaction analysis (2023)
  • 著者名/発表者名: Kishimoto Hiraku、Azai Chihiro、Yamamoto Tomoya、Mutoh Risa、Nakaniwa Tetsuko、Tanaka Hideaki、Miyanoiri Yohei、Kurisu Genji、Oh-oka Hirozo
  • 雑誌名: Current Research in Structural Biology 巻: 5 ページ: 100101～100101
  • DOI: 10.1016/j.crstbi.2023.100101
• [学会発表] Structural and functional analysis of the carbonic anhydrase from marine diatom Phaeodactylum tricornutum (2023)
  • 著者名/発表者名: Negoro H, Tanaka H, Shimakawa G, Kawamoto A, Matsuda Y, Kurisu G.
  • 学会等名: 26th Congress of the International Union of Crystallography
  • 国際学会
• [学会発表] Neutron crystallographic study of ferredoxin-NADP+ reductase (2023)
  • 著者名/発表者名: Uenaka M, Ohnishi Y, Tanaka H, Kurisu G
  • 学会等名: 26th Congress of the International Union of Crystallography
  • 国際学会
• [学会発表] Structure of cyanobacterial photosystem I complexed with ferredoxin and cyrtochrome c6 at 1.97 A resolution (2023)
  • 著者名/発表者名: Jiannan Li, Noriyuki Hamaoka, Fumiaki Makino, Akihiro Kawamoto, Keiichi Namba, Christoph Gerle, Genji Kurisu
  • 学会等名: 第61回日本生物物理学会年会
• [学会発表] Structural study on the bacteriosin pectocin M1 from Pectobacterium catorovorum (2023)
  • 著者名/発表者名: Nawee Jantarit, Hideaki Tanaka, Genji Kurisu
  • 学会等名: 第61回日本生物物理学会年会
• [学会発表] Structural and functional analysis of the carbonic anhydrase from marine diatom Phaeodactylum tricornutum (2023)
  • 著者名/発表者名: Hiroto Negoro, Hideaki Tanaka, Ginga Shimakawa, Hiroyasu Koteishi, Akihiro Kawamoto, Yusuke Matsuda, Genji Kurisu
  • 学会等名: 第61回日本生物物理学会年会
• [学会発表] Computational analysis of the structure and motion of the plant-type ferredoxin using long-time molecular dynamics simulations (2023)
  • 著者名/発表者名: Tomoki Nakayoshi, Yusuke Ohnishi, Hideaki Tanaka, Genji Kurisu, Yu Takano
  • 学会等名: 第61回日本生物物理学会年会
• [学会発表] フェレドキシンNADP+還元酵素の中性子結晶構造解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 上中みどり，大西裕介，田中秀明，栗栖源嗣
  • 学会等名: 令和5年度日本結晶学会年会
• [備考] 蛋白質結晶学研究室
  • URL: http://www.protein.osaka-u.ac.jp/crystallography/