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Molecular evolution of ferritin: Role of electric charges on iron storage function

铁蛋白的分子进化：电荷对铁存储功能的作用

基本信息

批准号：
21K06116
负责人：
池口雅道
金额：
$ 2.25万
依托单位：
Soka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

フェリチンは24個のポリペプチドが球殻状に集合したタンパク質で、２価鉄を酸化し、ミネラル化した酸化鉄を球殻内部に貯蔵する。フェリチンが持つ負電荷とそれによって作られる球殻内部の電位勾配がフェリチンの鉄取り込み機能にどのように影響しているのかを明らかにすることを目的として、大腸菌フェリチン（EcFtn）の球殻外側表面に位置し、サブユニット間の相互作用に関与していない１～４残基のグルタミン（Gln）をグルタミン酸（Glu）に置換したQE1～QE4変異体、同様に１～４残基のGluをGlnに置換したEQ1～EQ4変異体（これらを総称して正味電荷変異体と呼ぶ）を作製し、その鉄取り込み機能を調べた。鉄酸化活性、鉄取り込み量ともに、各正味電荷変異体と野生型EcFtnに大きな差は見られなかった。またEcFtnよりも理論正味電荷数（負の電荷を持つ可能性があるアスパラギン酸とグルタミン酸の残基数から正の電荷を持つリジン、アルギニンの残基数減じた数）が大きい、アオサUlva pertusフェリチン（UpFtn）、珪藻 Pseudo-nitzschia multiseriesフェリチン（PmFtn）、緑色硫黄細菌 Chlorobaculum tepidum フェリチン（CtFtn）の遺伝子を合成あるいは譲渡を受け、大腸菌で発現、精製した。UpFtn、PmFtn、CtFtnのいずれも20 mMリン酸緩衝液（pH 7）や50 mM Tris緩衝液（pH 8）の低イオン強度条件で24量体を維持しており、真正細菌 Thermotoga maritima や古細菌 Archaeoglobus fulgidus のフェリチンのように低イオン強度下で解離して静電的な反発を回避する戦略は取っていないようである。

The 24 particles are spherical in shape and are stored inside the spherical shell. The position of the outer surface of the spherical shell of Escherichia coli (EcFtn) is affected by the potential matching inside the spherical shell, the iron extraction function of the spherical shell, and the negative charge of the spherical shell. The interaction between residues 1~4 of the protein is related to the regulation of the function of the protein (Glu), which is substituted by residues 1~4 of the protein (Glu), and by residues 1~4 of the protein (Glu), which is substituted by residues 1 ~ 4 of the protein (Glu). Ferric acid activity, iron content, positive charge and wild type EcFtn Ftn theory positive taste charge number (Possibility of negative charge retention) Ulva pertus (UpFtn), Pseudo-nitzschia multiseries (PmFtn), Chlorobaculum tepidum (CtFtn), Chlorobaculum tepidum, Chlorobacterium tepidum tedium tepidum, Chlorobacterium tepi Coliform bacteria are developed and refined. UpFtn, PmFtn and CtFtn are contained in 20 mM Tris buffer (pH 7) and 50 mM Tris buffer (pH 8) and maintained at a low intensity for 24 hours. The true bacterium Thermotoga maritima and Archaeoglobus fulgidus dissociate from each other at low intensity to avoid electrostatic reaction.