ATP加水分解と共役した生物時計分子装置の秩序形成機構

点击翻译按钮获取中文摘要

概日時計は生物が地球上の昼夜交代環境に適応するために進化させてきた分子システムである。概日時計の失調は、がん、生活習慣病、精神疾患と深く関係しているにもかかわらず、その分子機構はいずれの生物種においても明らかになっていない。シアノバクテリアの概日時計は試験管内で再構成できることから、原子レベルで概日時計を解析できる現在、唯一の実験系である。その概日時計は三種類の時計タンパク質KaiA、KaiB、KaiCとATPからなり、それらの相互作用により、自律的な二十四時間周期のリズムが生じる。その際、KaiCに結合したATPはADPに加水分解されるが、ATP加水分解とKaiタンパク質間の相互作用との関係は明らかではない。我々は、ATPを消費するKaiCとその活性を促進する因子であるKaiAとの相互作用に着目し、ATP加水分解とKaiA結合との関係を解析した。ATP加水分解を詳細にモニタリングするための手法として、我々は超分子質量分析をもちいた。この手法は、水素結合や疎水性相互作用などの弱い相互作用を保ったまま複合体質量を測ることができるが、KaiCに結合しているATPとADPを区別するために、より高精度な測定系を構築した。KaiCに結合したATPとADPの個数の変化を追跡しつつKaiAとの相互作用を調べたところ、KaiCは12個のATPのうち5個を加水分解したときにKaiAと強く結合できることが明らかになった。さらにNMRによる解析から、KaiCはKaiA結合部位であるTail領域を露出することによりKaiAとの結合が強くなっていることが示唆された。