カルビンサイクル調節システムの構造基盤

2012 年度 実績報告書

• 研究領域: 細胞シグナリング複合体によるシグナル検知・伝達・応答の構造的基礎
• 研究課題/領域番号: 23121519
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 松村 浩由 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30324809)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: カルビンサイクル / 調節 / 天然変性蛋白質 / 超分子複合体

研究実績の概要

カルビンサイクル調節タンパク質CP12との複合体であるGADPH-CP12、GAPDH-CP12-PRK、PRKの立体構造をＸ線構造解析法によって決定し、これら複合体形成によるGAPDH、PRKの阻害機構を解明すること、ならびに、天然変性蛋白質であるCP12の段階的折り畳み機構を解明する目的で研究を行った。平行して、二酸化炭素固定酵素RuBisCOの複合体の立体構造を決定することによって、代謝産物による調節機構を解明することを目的として研究を行った。
GAPDH-CP12複合体については、X線回折実験に適した大きさの単結晶を作成することに成功した（Structure, 2011）。大型放射光施設にてX線回折実験を行ったところ回折能2.2Å分解能を示した。構造解析を行ったところ、CP12のC末端部分（Thr53-Asp75）のみがGAPDHと結合して立体構造を形成し、その他の部分は特定の立体構造を持たないことが分かった。また、CP12はジスルフィド結合を有し、同時にNADとも結合していたことから、GAPDHとの結合にCP12の酸化とNADが必須である理由が明らかとなった。GAPDHの基質結合部位はCP12によってふさがれ、GAPDHは基質に結合できない状態にあったため、CP12によってGAPDH活性が阻害されるメカニズムが示された。また、PRKの結晶化にも成功し、構造解析を行った。さらに、GAPDH-CP12-PRK複合体のSAXS測定を行い、低分解能での構造解析に成功した。平行して、イネ由来RuBisCOの調製を行い、代謝産物であるNADP(H)と6PGとの複合体の結晶をそれぞれ作製した．1.9, 1.65 Å分解能のＸ線回折強度データをそれぞれ収集し、立体構造を決定し、代謝産物によるRuBisCO活性化機構を解明した（J. Mol. Biol., 2012）。

現在までの達成度 (段落)

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] 転写制御因子Tup1-N末端ドメインのＸ線結晶構造とその複合体形成メカニズム (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村太一、松村浩由、井上豪、日下菜花、田中直子、向由起夫
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 巻: 55 ページ: 110-115
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of rice Rubisco and implications for activation induced by positive effectors NADPH and 6-phosphogluconate (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Matsumura, E. Mizohata, H. Ishida, A. Kogami, T. Ueno, A. Makino, T. Inoue, A. Yokota, T. Mae, and Y. Kai
  • 雑誌名: J. Mol .Biol. 巻: 422 ページ: 75-86
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2012.05.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of the N-terminal domain of the yeast general corepressor Tup1p and its functional implications (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Matsumura, N. Kusaka, T. Nakamura, N. Tanaka, K. Sagegami, K. Uegaki, T. Inoue, and Y. Mukai
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 287 ページ: 26528-26538
  • DOI: 10.1074/jbc.M112.369652
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of the superfamily 1 helicase from Tomato mosaic virus (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Nishikiori, S. Sugiyama, H. Xiang, M. Niiyama, K. Ishibashi, S. Nakamura, T. Inoue, M. Ishikawa, H. Matsumura, and E. Katoh
  • 雑誌名: J. Virol. 巻: 86 ページ: 7565-7576
  • DOI: 10.1128/JVI.00118-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth of protein crystals in hydrogels prevents osmotic shock (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Sugiyama, M. Maruyama, G. Sazaki, M. Hirose, H. Adachi, K. Takano, S. Murakami, T. Inoue, Y. Mori, and H. Matsumura
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 134 ページ: 5786-5789
  • DOI: 10.1021/ja301584y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional, non-invasive, cross-sectional imaging of protein crystals using ultrahigh resolution optical coherence tomography (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Nishizawa, S. Ishida, M. Hirose, S. Sugiyama, T. Inoue, Y. Mori, K. Itoh, and H. Matsumura
  • 雑誌名: Biomed. Opt. Express 巻: 3 ページ: 735-740
  • DOI: 10.1364/BOE.3.000735
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatially precise, soft microseeding of single protein crystals by femtosecond laser ablation (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Yoshikawa, Y. Hosokawa, R. Murai, G. Sazaki, T. Kitatani, H. Adachi, T. Inoue, H. Matsumura, K. Takano, S. Murakami, Y. Mori, and H. Masuhara
  • 雑誌名: Cryst. Growth Des. 巻: 12 ページ: 4334-4339
  • DOI: 10.1021/cg300018t
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of a forced solution flow on the step advancement on {110} faces of tetragonal lysozyme crystals: direct visualization of individual steps under a forced solution flow (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Maruyama, H. Kawahara, G. Sazaki, S. Maki, Y. Takahashi, H. Y. Yoshikawa, S. Sugiyama, H. Adachi, K. Takano, H. Matsumura, T. Inoue, S. Murakami, and Y. Mori
  • 雑誌名: Cryst. Growth Des. 巻: 12 ページ: 133-138
  • DOI: 10.1021/cg300025b
  • 査読あり
• [雑誌論文] The in silico screening and X-ray structure analysis of the inhibitor complex of Plasmodium falciparum orotidine 5’-monophosphate decarboxylase (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Takashima, E. Mizohata, S. R. Krungkrai, Y. Fukunishi, T. Kinoshita, T. Sakata, H. Matsumura, J. Krungkrai, T. Horii, and T. Inoue
  • 雑誌名: J. Biochem. 巻: 152 ページ: 133-138
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human hematopoietic prostaglandin D synthase inhibitor complex structures (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kado, Y. Okano, N. Okazaki, K. Aritake, N. Uodome, H. Matsumura, Y. Urade, and *T. Inoue
  • 雑誌名: J. Biochem. 巻: 151 ページ: 447-455
  • DOI: 10.1093/jb/mvs024
  • 査読あり
• [雑誌論文] 天然変性タンパク質による光合成調節の新規分子メカニズム (2012)
  • 著者名/発表者名: 松村浩由、田茂井政宏、重岡成
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 50 ページ: 786-788
  • 査読あり
• [雑誌論文] 固体ハイドロゲル中でのタンパク質結晶化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 杉山成、松村浩由、廣瀬未果、佐崎元、安達宏昭、高野和文、村上聡、丸山美帆子、井上豪、森勇介
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 巻: 54 ページ: 300-303
  • 査読あり
• [雑誌論文] 一枚の写真 超高分解能光断層計測を活用し，タンパク質結晶の３次元・非破壊断層イメージングに成功 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西澤典彦、石田周太郎、松村浩由、廣瀬未果、杉山成、森勇介、井上豪、伊東一良
  • 雑誌名: O plus E 巻: 34 ページ: 575-576
  • 査読あり
• [学会発表] 超高分解能光断層計測によるタンパク質結晶の無侵襲観察技術 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松村浩由、石田周太郎、廣瀬未果、杉山成、井上豪、森勇介、伊東一良、西澤典彦
  • 学会等名: 日本農芸化学会大会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2013-03-24 – 2013-03-28
• [学会発表] カルビン回路酵素RuBisCOとGAPDHの活性調節機構の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松村浩由、溝端栄一、木津奈都子、石田宏幸、田茂井政宏、前忠彦、横田明穂、甲斐泰、和田野晃、牧野周、重岡成、井上豪
  • 学会等名: 日本植物生理学会大会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2013-03-21 – 2013-03-23
• [学会発表] 超高分解能OCTによるタンパク質結晶の三次元イメージング (2012)
  • 著者名/発表者名: 西澤典彦, 石田周太郎,廣瀬未果, 杉山成, 井上豪, 森勇介, 伊東一良, 松村浩由
  • 学会等名: 日本結晶学会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-10-25 – 2012-10-26
• [学会発表] ウイルススーパーファミリー1ヘリカーゼ様ドメインの結晶構造解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 錦織雅樹、杉山成、相宏宇、新山真由美、石橋和大、石川雅之、松村浩由、加藤悦子
  • 学会等名: 日本蛋白質科学会大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-06-20 – 2012-06-22
• [学会発表] Non-invasive, three-dimensional, cross-sectional imaging of protein crystals grown in gel (2012)
  • 著者名/発表者名: Norihiko Nishizawa, Shutaro Ishida, Mika Hirose, Shigeru Sugiyama, Tsuyoshi Inoue, Yusuke Mori, Kazuyoshi Itoh, Hiroyoshi Matsumura
  • 学会等名: 日本蛋白質科学会大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-06-20 – 2012-06-22
• [産業財産権] METHOD FOR OBSERVING PROTEIN CRYSTAL (2012)
  • 発明者名: 西澤典彦、松村浩由、他９名
  • 権利者名: 西澤典彦、松村浩由、他９名
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: PCT/JP2011/071332
  • 出願年月日: 2012-11-22
  • 外国