時計タンパク質複合体のX線結晶構造解析と複合体形成のダイナミクス

时钟蛋白复合物的 X 射线晶体结构分析及复合物形成动力学

• 批准号: 13033017
• 负责人: 石浦 正寛
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13033017/
• 关键词: 生物時計; 時計タンパク質; X線結晶構造解析; 好熱性藍植細菌; Thermosynechococcus elongatus BP-1; KaiC; 多量体形成; 電子顕微鏡; 立体構造; 結晶化

多くの生物において、様々な生理現象の活性が24時間の周期で変動することが知られており、我々はこの細胞内のリズム発振分子機構を「生物時計」と呼んでいる。この生物時計は、地球の自転に伴い24時間周期で繰り返される光や温度などの外部環境の変化に適応するための機構と考えられている。我々は藍色細菌で生物時計の中核遺伝子クラスターkaiABCを同定し、その発現機構を分子遺伝学的に詳細に解析した。今後は生物時計を非常に精巧な分子装置である「生物時計装置」と捉え、生物時計装置を構築する時計タンパク質、時計関連タンパク質の諸性質・物性を生化学的・生物物理化学的・構造生物学的手法を用いて解明する。タンパク質科学の研究に適した耐熱性タンパク質を利用するために、日本の温泉から単離され、既に幾つかのタンパク質のX線結晶構造解析で成果をあげている好熱性藍色細菌Thermosynechococcus elongatus BP-1由来のタンパク質を用いて生物時計の実験系を構築した。これまでに、KaiBの結晶から良好な回折像を得ることができ、現在位相決定を行っている。KaiAについて、生化学的解析の積み重ねから完全長のKaiAは結晶化し難いと判断した。同時にKaiAは三つのドメイン構造(N末端ドメイン、uzドメイン、C末端ドメイン)からなること、C末端ドメインにKaiAの主要な機能が存在することを見いだした。そこで、C末端ドメインの結晶構造解析に臨んだところ、良好な回折点を示す結晶を得ることができた。現在位相の決定を行っている。KaiC、Pexとも結晶は得られているが、結晶サイズの問題、結晶化の再現性の問題、回折点が得られない問題に直面している。これら問題を引き起こす原因を生化学的・生物物理化学的解析から見いだすことができた。現在、新たに変異タンパク質を調製し、結晶化をはじめている。

The activity of physiological phenomena in many organisms varies over a 24-hour period, and the molecular mechanism of cellular vibration in many organisms is called "biological chronometer." The biological time scale, the Earth's own time cycle, the temperature of light, the external environment and the mechanism of change We have analyzed in detail the molecular genetics of blue bacteria in biochronology. In the future, bio-chronometers will be very sophisticated molecular devices, such as "bio-chronometer devices","bio-chronometer devices", and "bio-chronometer devices". The research on quality science of thermophilic blue bacterium Thermosynechococcus elongatus BP-1 and the construction of biochronometer system for the use of heat resistance and quality. The crystal of KaiB has a good reflection. The phase of KaiB is determined by the current phase. KaiA crystallization is difficult to judge. At the same time, KaiA has three terminal structures (N terminal, uz terminal and C terminal), and the main functions of KaiA exist. The crystal structure analysis of C terminal and C terminal shows that the crystal structure of C terminal and C terminal is stable. Now the phase is decided. KaiC, Pex, Crystallization Problems, Crystallization Reproducibility Problems, Reversal Points Problems The cause of this problem is biochemical and biophysical analysis. Now, the new material is different, the crystallization is different.

项目成果

Aoki S, Kondo T, Ishiura M: "A promoter-trap vector for clock-controlled genes in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803"J. Microbiol. Methods. (in press).

Aoki S、Kondo T、Ishiura M：“蓝藻集胞藻 PCC 6803 中时钟控制基因的启动子捕获载体”J。

Taniguchi Y et al.: "Two KaiA-binding domains of cyanobacterial circadian clock protein KaiC"FEBS Letters. 496. 86-90 (2001)

Taniguchi Y 等人：“蓝藻生物钟蛋白 KaiC 的两个 KaiA 结合域”FEBS Letters。

Ronald Brudler: "Identification of a new cryptochrome class : structure, function and evolution"Molecular Cell. 11. 59-67 (2003)

罗纳德·布鲁德勒：“新隐花色素类的鉴定：结构、功能和进化”分子细胞。

Fumio Hayashi: "ATP-induced Hexamer formation and structure of the cyanobacterial circadian clock protein KaiC"Genes to Cells. 8・3. 287-296 (2003)

Fumio Hayashi：“ATP 诱导的蓝藻生物钟蛋白 KaiC 的六聚体形成和结构”Genes to Cells 287-296 (2003)。