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Understanding the core structures and dynamics of membrane protein complexes related in productions of valuable compounds from plants

了解与从植物中生产有价值的化合物相关的膜蛋白复合物的核心结构和动力学

基本信息

批准号：
21H02115
负责人：
山下哲
金额：
$ 11.4万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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

植物が生産する有用な二次代謝産物は、小胞体膜上で酵素複合体メタボロンの形成により効率的に合成されることが明らかになってきた。他の宿主での代替生産系を構築する上でも、メタボロンの構造と機能を理解することが不可欠である。メタボロンの構成因子同士の相互作用は一般的に弱く、膜上で一過性に形成される複合体の単離も困難である。そのため、複合体の量論比、相互作用、ダイナミクスに関する知見は少ない。本研究ではフラボノイドおよび天然ゴム生合成系を対象として、代謝酵素複合体の酵素学的解析、質量分析とX線結晶構造解析により、相互作用様式を解明する。さらに高速原子間力顕微鏡を用いて脂質膜上での複合体の動態を観察し、種々の溶液条件における複合体形成および解離のダイナミクスを明らかにすることを目的とする。本年度の実績として、植物のフラボノイドメタボロンを構成する縮合酵素と，その活性を調節するパートナータンパク質の複合体の精製をおこない，結晶化とX線結晶構造解析することに成功した。また，同様な組み合わせで高速原子間力顕微鏡の測定を行い，両者が共存する場合の特異な構造形成をとらえることができた。イソプレノイド生合成経路については，トランス型ポリマーを合成する酵素について，ナノディスク系への組み込みに成功し，膜系と共存した同酵素を高速原子間力顕微鏡で観察した。その結果，膜表面において，二量体を形成すると考えられている酵素が，細動する様子が初めて観察された。また，その挙動は，基質の有無によって顕著に変化することがわかった。

Useful secondary metabolites produced by plants are efficiently synthesized by the formation of enzyme complexes on the membrane of microsomes. The structure and function of the host system are understood. The interaction between the constituent factors of the membrane is generally weak, and the formation of the complex is difficult. There is little knowledge about the quantitative ratio, interaction, and interaction of the complex. In this study, we aim to clarify the interaction between the enzyme complex and the natural biosynthetic system, the enzymatic analysis, mass analysis, X-ray crystallographic analysis of the metabolic enzyme complex and the interaction model. The dynamics of complexes on lipid membranes are observed using high speed atomic force microscopy, and the solution conditions for complex formation and dissociation are discussed. This year's achievements include the purification, crystallization and X-ray crystal structure analysis of condensation enzymes, activity regulation, and purification of the complex. The same group of high-speed atomic force microscopy measurement, blue shift, special structure formation The membrane system is blue shifted and the enzyme is observed by high speed atomic force microscope. As a result, the membrane surface is in the middle, and the two quantities are formed in the middle of the enzyme, and the fine particles are first detected. There is no such thing as a "white" or "white" color.

项目成果

期刊论文数量（25）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

植物由来トランス型プレニルトランスフェラーゼの精製と結晶化

植物源反式异戊二烯基转移酶的纯化和结晶

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
森麻人;今泉璃城;矢内太朗;山口晴彦;竹下浩平;宮城ゆき乃;片岡邦重;高橋征司;山下哲
通讯作者：
山下哲

天然ゴムの生合成コア酵素系の試験管内再構成

天然橡胶生物合成核心酶系统的体外重建

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
バイオサイエンスとインダストリー
影响因子：
0
作者：
黒岩風;戸澤譲
通讯作者：
戸澤譲

Structural determination and identification of regulation mechanisms of a natural rubber synthase homolog from plant

植物天然橡胶合酶同系物的结构测定和调控机制鉴定

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Keisuke Tomita;Yoko Yashiroda;Yasuhiro Matsuo;Jeff S Piotrowski;Sheena C Li;Reika Okamoto;Mami Yoshimura;Hiromi Kimura;Yumi Kawamura;Makoto Kawamukai;Charles Boone;Minoru Yoshida;Hideaki Nojiri;Kazunori Okada;丸山潤一;林　美里;今泉璃城，三沢柊人，山口晴彦，宮城ゆき乃，竹下浩平，廣森美樹，高橋征司，山下哲
通讯作者：
今泉璃城，三沢柊人，山口晴彦，宮城ゆき乃，竹下浩平，廣森美樹，高橋征司，山下哲

パラゴムノキおよびグアユール由来タンパク質によるナノディスク上へのプレニルトランスフェラーゼ活性の再構成

用巴西橡胶树和银胶菊衍生蛋白在纳米圆盘上重建异戊二烯基转移酶活性