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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。

In recent years, two kinds of independent E. coli (ISC and SUF) have become necessary for the formation of Fe-S protein. In the biological world, there are three kinds of Fe-S complex systems: NIF and NIF. The characteristics and common principles of the synthesis system and the significance of the evolution of diversity are discussed. 1. Coliform isc and suf are double damage mutants (synthetic lethal). Coliform isc and suf are double damage mutants. NIF is the most important component of the Fe-S synthesis system. It has the following functions: Eukaryotic organisms are unique, red, and distributed. NIF-like, complementary, and homologous functions are identified. The distribution of NIF in the environment is not suitable for the development of microorganisms, but for the development of low-acid environments. 2. ISC of Escherichia coli, ISC of thermophilic bacteria Aquifex aeolicus, composition of thermophilic archaea Sulfolobus tokodaii, development of complex, purification, functional analysis and crystallization Last year's E. coli YfhJ(IscX) test was successful, and this year's structural determination of SufA,SufC,SufD was successful. Sulfolobus SufC+SufD complex SufD provides information on the structure of the base, the variety of materials, and the important parts of the function. The IscU of Aquifex is used for the purification of Fe-S intermediate, and the stabilization of Fe-S intermediate.