水素結合ネットワークに着目した青色光受容タンパク質ファミリーの機能制御機構の解明

以氢键网络为重点阐明蓝光受体蛋白家族的功能控制机制

• 批准号: 21J13329
• 负责人: 細川 雄平
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J13329/
• 关键词: 光受容; タンパク質内電子移動; 電荷分離; 構造機能相関; 分子進化; 光回復酵素; クリプトクロム

本研究ではゲノム恒常性や概日リズム形成に関与する青色光受容タンパク質ファミリーである光回復酵素・クリプトクロムスーパーファミリーの機能制御機構に着目した。特に、シロイヌナズナ由来の(6-4)光回復酵素 (At64) と、ショウジョウバエ由来のクリプトクロム (DmCRY) の2つのタンパク質に注目した。両者はともに、補因子であるフラビンアデニンジヌクレオチド（FAD）とトリプトファン残基との間で光依存的に電荷分離状態を形成し、その後、FADを還元することが知られている。この光依存的な還元反応が当該タンパク質ファミリーの多様な機能を制御していると考えられている。本研究課題を通じて、申請者はAt64が例外的に安定的な電荷分離状態を作り出すことを見出し、その安定化機構をナノ秒オーダーの時間分解測定を含む分光学的測定と分子動力学計算を組み合わせることで新規に解明し、論文報告した。一方で、DmCRYは光依存的構造変化に伴って立体構造を変化させることが知られていることから、当該研究の進展に向けて、光依存的構造変化の検出系の確立に尽力した。検出にはタンパク質をトリプシンで処理したときのバンドパターンが立体構造の違いによって変化することを利用し、また精製方法も新たに改善した。これにより、暗状態と明状態の構造を明確に区別することが可能になった。当初はAt64とDmCRYの配列類似性に立脚して、DmCRYの変異体を作製し、DmCRYの構造変化機構を同定する予定であった。しかし、At64の電荷分離状態安定化機構が当初の予想よりもずっと特異的なものであったため、この方針の適用には至っていない。しかし、検出系の確立に成功していることから、今後、他の変異体を用いて実験することで、研究が進展すると期待される。

This study で は ゲ ノ ム constancy や almost daily リ ズ ム form に masato and す る cyan light by let タ ン パ ク qualitative フ ァ ミ リ ー で あ る light response enzyme, ク リ プ ト ク ロ ム ス ー パ ー フ ァ ミ リ ー の function system of imperial institutions に with mesh し た. に, シ ロ イ ヌ ナ ズ ナ origin の (6-4) enzyme (At64) と light response, シ ョ ウ ジ ョ ウ バ エ origin の ク リ プ ト ク ロ ム (DmCRY) の 2 つ の タ ン パ ク qualitative に attention し た. Who struck は と も に, fill factor で あ る フ ラ ビ ン ア デ ニ ン ジ ヌ ク レ オ チ ド (FAD) と ト リ プ ト フ ァ ン residues と の で light dependent に charge separation between state を し, そ の, FAD を yuan after す る こ と が know ら れ て い る. こ の light dependent な yuan also anti 応 が when the タ ン パ ク qualitative フ ァ ミ リ ー の many others な function を suppression し て い る と exam え ら れ て い る. This research topic を tong じ て, applicants は At64 が exception に な charge separated state of calm を as り out す こ と を see し, そ の stabilization institutions を ナ ノ seconds オ ー ダ ー の time determination of decomposition を contain む points of optical と molecular dynamics calculation を group み close わ せ る こ と で new rules に interpret し, paper し た. で, DmCRY は light dependent structure variations of に with っ て three-dimensional structure を variations change さ せ る こ と が know ら れ て い る こ と か ら, when the study progress in の に け て, light dependent structure - の の 検 out department establish に try to し た. 検 out に は タ ン パ ク qualitative を ト リ プ シ ン で 処 Richard し た と き の バ ン ド パ タ ー ン が three-dimensional structure の violations い に よ っ て variations change す る こ と を using し, ま た も new refining method た に improve し た. <s:1> れによ, dark state と, bright state <s:1> structure を, clear に difference する とが とが とが possible になった. At that time, the <s:1> At64とDmCRY was configured with similar に base <s:1>, DmCRY variant を manufacturing <s:1>, and DmCRY structural transformation mechanism を were jointly determined する and であった. し か し, At64 の charge separation state stabilization institutions の to が thinking よ り も ず っ と specific な も の で あ っ た た め, こ の policy の applicable に は to っ て い な い. し か し, 検 に is の established successful し て い る こ と か ら, in the future, he の - variant を with い て be 験 す る こ と で, research progress in が す る と expect さ れ る.

项目成果

台湾/中央研究院(その他の国・地域)

台湾/中央研究院（其他国家/地区）

Limited solvation of an electron donating tryptophan stabilizes a photoinduced charge-separated state in plant (6&#8211;4) photolyase

给电子色氨酸的有限溶剂化稳定了植物中的光诱导电荷分离状态（6

• 发表时间: 2023
• 作者: 増澤 樹;大吉 崇文;Yuhei Hosokawa
• 通讯作者: Yuhei Hosokawa

Universite Paris-Saclay/CEA/CNRS(フランス)

巴黎萨克雷大学/CEA/CNRS（法国）

I2BC/University of Paris-Saclay(フランス)

I2BC/巴黎萨克雷大学（法国）

Serial crystallography captures dynamic control of sequential electron and proton transfer events in a flavoenzyme

• DOI: 10.1038/s41557-022-00922-3
• 发表时间: 2022-04-07
• 期刊: NATURE CHEMISTRY
• 影响因子: 21.8
• 作者: Maestre-Reyna, Manuel;Yang, Cheng-Han;Tsai, Ming-Daw
• 通讯作者: Tsai, Ming-Daw