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光依存性ホスホジエステラーゼの酵素活性制御機構に関する構造的基盤の解明

阐明光依赖性磷酸二酯酶酶活性控制机制的结构基础

基本信息

批准号：
19J13316
负责人：
生田達也
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J13316/
关键词：
ロドプシン Rh-PDE

项目摘要

Rh-PDEは光依存性のホスホジエステラーゼであり、光を受容すると環状ヌクレオチドであるcAMPやcGMPを加水分解する。その性質から光遺伝学での応用が期待されているが、実際の応用には構成的活性が高いという問題がある。このRh-PDEの光依存性を解明し構成的活性を抑えることを目的として、Rh-PDEの立体構造の解析を行った。Rh-PDEはN末端側の膜貫通ドメインとC末端側の酵素ドメイン、それらを繋ぐリンカーから構成される。全長構造の決定を試みたが困難であったため、まずRh-PDEの膜貫通ドメインの構造解析を行い、2.6Å分解能での構造決定に成功した。全長構造をモデルするために、膜貫通ドメインにリンカー領域を加えた構造と、酵素ドメインにリンカー領域を加えた構造についても構造解析を行い、それぞれ3.5Åと2.1Å分解能での構造決定に成功した。リンカー領域の全体構造を決定できなかったため、リンカー領域を計算機を用いてモデリングを行った。また、Rh-PDEを高速AFMで観察した。これらの実験的に決定した３つの構造と計算機で構築したモデル、高速AFMで観察した像を踏まえ、Rh-PDEの全長構造モデルを提唱した。以上の結果ならびに変異体実験の結果をまとめた論文がNature Communications誌に受理され、出版された。現時点において、Rh-PDEの属する酵素型ロドプシンとして唯一の立体構造の報告論文となっている。

Rh-PDE is a light-dependent substance that can be decomposed into cAMP and cGMP. The nature of light and light, the use of light, the use of light and light, the use of light and light, the use of light, the use of light and light, the use The light dependence of Rh-PDE is explained by the activity of Rh-PDE and the three-dimensional structure of Rh-PDE. Rh-PDE is composed of N-terminal membrane penetration and C-terminal enzyme. The determination of full-length structure is difficult, and the structural analysis of Rh-PDE membrane penetration is successful. The structure of the whole structure is determined by the structure of the enzyme. The whole structure of the domain is determined by the computer. The Rh-PDE is a high-speed AFM. The structure of the system is determined by the computer, the image is detected by the high-speed AFM, and the full-length structure of the Rh-PDE is improved. The above results are published in Nature Communications. At present, Rh-PDE is a genus of enzyme-type enzymes, and its unique three-dimensional structure is reported in this paper.