2020 Fiscal Year Annual Research Report
酵素複合体メタボロン研究の新展開：酵素群の膜上提示技術がもたらすブレークスルー
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18H03938
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
中山 亨 東北大学, 工学研究科, 教授 (80268523)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
飯嶋 益巳 東京農業大学, 応用生物科学部, 准教授 (40390728)
山下 哲 金沢大学, 物質化学系, 准教授 (70361186)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | メタボロン / フラボノイド / タンパク質間相互作用 / カルコン異性化酵素類似タンパク質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
各種植物（ダイズ，トレニア，キンギョソウ）のフラボン合成酵素（FNS）を酵母（Pichia pastoris）細胞内での発現を試みた．その結果，キンギョソウのFNSを発現させた場合に，膜画分に活性型FNSの発現が確認された．現在，この膜結合型FNS発現産物の高分子性界面活性剤（DIBMA）処理による単離，膜結合型FNS/DIBMA複合体の基盤上への固定化，メタボロンの試験管内再構成，高速AFMによる直接的観察，結合のキネティクスを検討中である．本研究の過程で，カルコン異性化酵素類似タンパク質（CHIL）がいくつかの植物のフラボノイドメタボロンに含まれること，CHILがカルコン合成酵素（CHS）と相互作用することによりCHSの生成物特異性を矯正すること，またCHILのこの機能が陸上植物に普遍的であることを見出した．フラボノイドメタボロン形成におけるタンパク質間相互作用界面に関する手がかりを得るため，キンギョソウやダイズのにおけるCHSとCHILの相互作用を，２価性架橋試薬を用いて解析した．その結果，キンギョソウの系についてCHSとCHILの相互作用界面に関する重要な手がかりが得られた．さらにダイズのCHS（GmCHS）とCHIL（GmCHIL）についてはそれぞれ結晶を調製してX線結晶構造解析を実施した．このうちGmCHSについては，生成物構造類似体や補酵素A（CoA）との複合体や単体での結晶構造を明らかにすることができた．またダイズにおけるダイゼインの生成の鍵酵素であるカルコン還元酵素（CHR）のダイズイソフラボノイドメタボロンへの参画を明らかにし，メタボロン形成による代謝チャネリングの証拠について考察した．
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Crystal structure of chalcone synthase, a key enzyme for isoflavonoid biosynthesis in soybean2021
Author(s)
Riki Imaizumi, Ryo Mameda, Kohei Takeshita, Hiroki Kubo, Naoki Saka, Shun Nakata, Seiji Takahashi, Kunishige Kataoka, Masaki Yamamoto, Toru Nakayama, Satoshi Yamashita, Toshiyuki Waki
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Journal Title
Proteins
Volume: 89
Pages: 126-131
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] A conserved strategy of chalcone isomerase-like protein to rectify promiscuous chalcone synthase specificity2020
Author(s)
T. Waki, R. Mameda, T. Nakano, S. Yamada, M. Terashita, K. Ito, N. Tenma, Y. Li, N. Fujino, K. Uno, S. Yamashita, Y. Aoki, K. Denessiouk, Y. Kawai, S. Sugawara, K. Saito, K. Yonekura-Sakakibara, Y. Morita, A. Hoshino, S. Takahashi & T. Nakayama
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Journal Title
NATURE COMMUNICATIONS
Volume: 11
Pages: 870
DOI
Peer Reviewed
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