多様な鉄硫黄クラスター合成システムの反応特性と微生物の生存戦略

各种铁硫簇合成体系的反应特性及微生物的生存策略

基本信息

批准号：
16013224
负责人：
高橋康弘
金额：
$ 3.52万
依托单位：
Osaka 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：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

近年我々は、Fe-Sクラスター(Fe-S蛋白質のコファクター)の形成に必須な二種の独立した大腸菌マシナリー(ISC、SUF)を明らかにした。生物界には、さらにNIFを加えた三種類のFe-Sクラスター合成系が分布している。これらクラスター合成系のそれぞれの特性と共通原理、多様化の進化的意義を明らかにすることを目的として、本研究では以下の解析を進めた。1.大腸菌のiscとsufオペロンの二重欠損変異体(合成致死)が、ピロリ菌のnifSUによって嫌気条件下、相補されることを明らかにした。すなわちNIFマシナリーは、わずか2成分という最もコンパクトなFe-Sクラスター合成系として機能すること、その一方で、酸素存在下では機能することができないという特性を持つことが判明した。真核生物では唯一、赤痢アメーバに分布するNIF類似マシナリーについても、同様の相補能を確認した。これらNIFマシナリーの分布は嫌気的(微好気的)な微生物に限られており、低酸素環境への適応進化と捉えることができる。2.大腸菌のISC並びにSUF、好熱菌Aquifex aeolicusのISC、好熱性古細菌Sulfolobus tokodaiiのSUFマシナリーの構成成分について、各々単独、または複合体として過剰に発現させ、精製と機能解析、結晶化を進めた。昨年度の大腸菌YfhJ(IscX)に続き、本年度はSufA,SufC,SufDの構造決定に成功した。また、SulfolobusのSufC+SufD複合体についても良質の結晶を得ることができた。SufDについては、構造情報に基づいて種々の変異を導入し、機能的に重要な部位を同定した。加えて、AquifexのIscUが意外にもFe-Sクラスター中間体を結合した状態で精製できることを見出し、さらに変異を導入することによって中間体の安定化を達成した。

近年来，我们揭示了两台独立的大肠杆菌机器（ISC，SUF）对于形成Fe-S簇（Fe-S蛋白的辅助因子）所必需的。进一步添加到NIF中的三种类型的Fe-S簇合成系统分布在生物世界中。为了阐明多元化的特征，常见原则和进化意义，本研究进行了以下分析。 1。我们已经揭示了在厌氧条件下，幽门螺杆菌的NIFSU补充了ISC和SUF操纵子（合成致死）的双缺陷突变体（合成致死）。换句话说，已经发现NIF机器起着最紧凑的Fe-S群集合成系统的作用，只有两个组件，同时也具有在氧气存在下无法发挥作用的特征。 NIF样的机器也证实了类似的互补能力，这是痢疾变形虫中唯一分布的真核生物。这些NIF机器的分布仅限于厌氧（微型）微生物，并且可以看作是对低氧环境的适应进化。 2。大肠杆菌ISC的成分，嗜热细菌的ISC aquifex aeolicus和嗜热弓sulfolobus tokodaii的Suf机械被单独或作为复合物表达，并且纯化，纯化，功能分析和结晶。在去年的大肠杆菌YFHJ（ISCX）之后，今年我们成功地确定了Sufa，Sufc和Sufd的结构。此外，还为Sufc+Sufd配合物获得了高质量的晶体。对于SUFD，基于结构信息引入了各种突变，以识别功能上重要的位点。此外，我们发现Aquifex的ISCU可以通过Fe-S簇中间结合而出奇地纯化，并且通过引入进一步的突变来实现中间体的稳定。