二酸化炭素センサーの構造と機能

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モデル生物「緑藻クラミドモナス」の無機炭素濃縮機構(CCM)を制御する因子CCM1複合体について、以下の知見を得た。(1)CCM1タンパク質は、細胞内で高分子複合体を形成していることが判明したので、CCM1タンパク質複合体を精製した。得られたCCM1タンパク質は、LC/MS/MS分析によって特定のアミノ酸残基がリン酸化を受けていることが判明した。細胞外のCO2濃度が変化することにより、このリン酸化の程度が変化するかどうかを検討したが、タンパク質の精製後に脱リン酸化を受けている可能性があり、明確な結論に至っていない。(2)CCM1に存在する2ケ所の亜鉛結合ドメインには、それぞれ1個の亜鉛原子が配位していた。また、亜鉛の配位に関わるアミノ酸残基に変位を導入すると、細胞のCO2濃度変化に対する応答反応(CCM関連遺伝子の誘導や光合成特性の変化)が失われたので、CCM1の亜鉛は細胞のCO2センシングならびにCCMの誘導に必須であることが判明した。(3)CCMを制御する因子CCM1と相互作用するタンパク質を、LC/MS/MS分析によって2種類同定し、それぞれP70ならびにP45と命名した。(4)CCM1タンパク質が、重炭酸イオンと結合する可能性が示唆されたので、平衡透析法を用いた重炭酸イオン結合性のアッセイを試みた。亜鉛結合部位を含むCCM1のN末端領域を大腸菌体内で融合タンパク質として発現させた。しかし、精製後のタンパク質は溶解度が低く、結合アッセイに使用することは難しかった。大腸菌体内で発現させるペプチド部位の検討を行っている。(5)P75およびP45について、RNAi法による発現抑制株を得るためのプラスミドコンストラクトを作製し、細胞に形質転換を行った。得られた形質転換体の生理学的特性とCCMの誘導(光合成特性の変化や遺伝子発現のCO2応答性の変化)について現在評価中である。