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2011 年度 実績報告書

光活性化アデニル酸シクラーゼの活性化機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 22570159
研究機関東邦大学

研究代表者

伊関 峰生  東邦大学, 薬学部, 准教授 (60414009)

キーワード光受容体 / フラビンタンパク質 / 硫黄細菌 / アデニル酸シクラ-ゼ
研究概要

本研究は、光で活性化されてcAMPを産生するユニークな光センサータンパク質、光活性化アデニル酸シクラーゼ(PAC)の活性化メカニズムを明らかにするとともに、その細胞工学的応用を発展させるべく企画したものである。今年度は、PACの祖先型と考えられる、硫黄細菌Beggiatoaが持つ類似タンパク質(BsPAC)に変異導入を行い、大腸菌における機能発現を試みるとともに、それらの紫外/可視分光分析を行った。
(1)大腸菌における変異導入BsPACの機能発現
昨年度の研究において、BsPAC遺伝子を大腸菌のアデニル酸シクラーゼ欠損変異株に導入することにより、ラクトース代謝の機能相補を光依存的に行うことに成功した。本年度は、BsPAC遺伝子に変異を導入し、光依存的機能相補に及ぼす効果を調べた。結果として、多数の光活性化に異常を持つBsPAC変異体を得ることに成功し、さらに部位特異的変異導入を組み合わせて表現型の確認を行い、複数の重要なアミノ酸残基を特定した。
(2)BsPACの紫外/可視分光分析と酵素活性の測定
BLUFタンパク質の光応答は、青色光照射による吸収スペクトルの僅かな長波長シフトで特徴づけられる。そこで、前項で得られたBsPAC変異体を試料として、青色光照射時の吸収スペクトル変化を調べるとともに、エンザイムイムノアッセイにより酵素活性の測定を試みた。結果として49番目のグルタミン、113番目のロイシンが分子内光シグナル伝達に重要な役割を果たしていることが示された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本年度初頭に東邦大学へ異動となったため、新しい研究環境の整備に手間取ったことによる。しかしながら、後半は比較的順調に進んだ。

今後の研究の推進方策

今後はさらに精力的にBsPAC変異体の機能解析を進め、できるだけ早くデータを取りまとめて論文化する。また、構造生物学研究者との連携を深め、光活性化に関する機能構造連関の解明を目指す。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Structural change of a cofactor binding site of flavoprotein detected by single-protein fluorescence spectroscopy at 1.5 k2011

    • 著者名/発表者名
      Fujiyoshi, S., Hirano, M., Matsushita, M., Iseki, M.and Watanabe, M.
    • 雑誌名

      Phys Rev Lett

      巻: 106 ページ: 078101

    • DOI

      DOI: 10.1103/PhysRevLett.106.078101

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Blue and red light-induced germination of resting spores in the red-tide diatom Leptocylindrus danicus2011

    • 著者名/発表者名
      Shikata, T., Iseki, M., Matsunaga, S., Higashi, S., Kamei, Y. and Watanabe, M
    • 雑誌名

      Photochem Photobiol

      巻: 87 ページ: 590-597

    • DOI

      DOI: 10.1111/j.1751-1097.2011.00914.x

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Strong donation of the hydrogen bond of tyrosine during photoactivation of the BLUF domain2011

    • 著者名/発表者名
      Iwata, T.
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.Lett.

      巻: 2 ページ: 1015-1019

    • DOI

      10.1021/jz2003974

    • 査読あり
  • [学会発表] 温度1.5Kの単一分子分光による可視蛍光タンパク質内のプロトン移動を伴った構造変化の観測2012

    • 著者名/発表者名
      藤原正規
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(横浜)
    • 年月日
      2012-03-27
  • [学会発表] 数Kにおける単一タンパク質分光を用いた可視蛍光タンパク質内のプロトン移動を伴った構造変化の観測2011

    • 著者名/発表者名
      藤原正規
    • 学会等名
      第5回分子科学討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌)
    • 年月日
      2011-09-21
  • [学会発表] BLUFドメインの光反応におけるグルタミンとチロシン残基の水素結合構造2011

    • 著者名/発表者名
      岩田達也
    • 学会等名
      日本生物物理学会第49回年会
    • 発表場所
      兵庫県立大学(姫路)
    • 年月日
      2011-09-18
  • [学会発表] 光活性化アデニル酸シクラーゼを用いた細胞機能操作の現状と展望2011

    • 著者名/発表者名
      伊関峰生
    • 学会等名
      神経組織の成長・再生・移植研究会第26回学術集会
    • 発表場所
      東京医科大学(東京)(招待講演)
    • 年月日
      2011-06-25

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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