時計タンパク質KaiCの一生

时钟蛋白 KaiC 的生命周期

• 批准号: 17028025
• 负责人: 石浦 正寛
• 金额: $ 7.42万
• 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: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17028025/
• 关键词: 生物時計; 概日リズム; KaiC; KaiA; Pex; 藍色細菌; Thermosynechococcus elongatus; X線結晶構造解析; 分子構造; ATPase; 時計タンパク質; タンパク質間相互作用; 原子構造

藍色細菌は生物時計が見つかっている唯一の原核生物であり、その生物時計は、時計タンパク質KaiA、KaiB、KaiC及び時計関連タンパク質(Pex、SasA)から構成される。KaiA、KaiB、およびSasAといったタンパク質はKaiCと相互作用することが確認されており、藍色細菌時計タンパク質の中核構成因子であると思われるのはKaiCである。時計の分子装置の作用機構、すなわち「時計の分子装置がどのようにして、24時間周期の振動を発振するか」を原子レベルで解明することを目指し、KaiCを中心に、生化学的解析、構造学的解析を進めた。KaiA、KaiCの生化学的解析は、安定性の高い好熱性藍色細菌 Thermosynechococcus elongatusのタンパク質を利用した。KaiCはダンベル型をしたタンパク質で、6つのサブユニットが集まり、リング状構造をとる。私たちは、KaiCタンパク質を単量体で精製することに成功した。この単量体KaiCを用い、KaiCが単量体の状態でもKaiAと相互作用しうることを明らかにした。また、KaiC変異体を用いた解析によって、KaiCは6量体化した状態で隣あう位置にあるKaiCサブユニットをリン酸化することを明らかにした。現在、構造学的な解析を行うべく、KaiCおよびKaiA-KaiC複合体の結晶化を進めている。この他に、時計関連タンパク質Pexの解析を進めた。Pexタンパク質は生物時計への光入力に関与する時計関連タンパク質で、時計遺伝子kaiAの発現を抑制するリプレッサーと考えられる。本研究では、Pexの結晶化とX線結晶構造解析を行った(理学研究科物質理学専攻神山勉教授との共同研究で未発表)。常温性糸状藍色細菌Anabaena sp.strain PCC 7120(Anabaena)および Synechococcous sp.strain PCC7942(Synechococcus)のPexをそれぞれ大腸菌で大量生産し、高度に精製して結晶を作製した。AnabaenaとSynechococcusで良好な結晶を得て、SPring-8でX線回折データを取得した。

See blue bacteria は biological clock が つ か っ て い る only の prokaryotes で あ り, そ の creature when は, meter タ ン パ ク KaiA, KaiB, KaiC and び masato even タ ン パ ク mass (Pex, SasA) か ら constitute さ れ る. KaiA, KaiB, お よ び SasA と い っ た タ ン パ ク qualitative は KaiC と interaction す る こ と が confirm さ れ て お り chronometer, blue bacteria タ ン パ ク nuclear components in mass の factor で あ る と think わ れ る の は KaiC で あ る. Hour meter の molecular device の effect mechanism, す な わ ち "の molecular device が ど の よ う に し て, 24 time period の vibration を 発 vibration す る か" を atomic レ ベ ル で interpret す る こ と を refers し, KaiC に を center, biochemical analysis, structure analysis を into め た. The analysis of KaiA and KaiC protobiotics is <s:1>, the stability is <s:1> high and <s:1> thermophilic blue bacteria Thermosynechococcus elongatus is タ パ パ and the cytoplasm is を and the utilization is た. Type KaiC は ダ ン ベ ル を し た タ ン パ ク で, 6 つ の サ ブ ユ ニ ッ ト が set ま り, リ ン グ structure を と る. The private たち タ and KaiCタ パ パ <s:1> mass で refining する する とに とに was successful in た. こ の 単 quantity body KaiC を い, KaiC が 単 quantity body の state で も KaiA と interaction し う る こ と を Ming ら か に し た. ま た, KaiC - variant を with い た parsing に よ っ て, KaiC は 6 quantity body change し た state で 隣 あ う position に あ る KaiC サ ブ ユ ニ ッ ト を リ ン acidification す る こ と を Ming ら か に し た. Now, the な analysis of structural science を lines うべく, KaiCおよびKaiA-KaiC complex <s:1> crystallization を into めて る る る. Youdaoplaceholder2 に he に, timepiece related タ パ パ the Pex of the cassium is analyzed を into めた. Pex タ ン パ ク qualitative は biological clock へ の light into force に masato and す る chronometer masato even タ ン パ ク qualitative で, hour meter but 伝 kaiA の 発 now を inhibit す る リ プ レ ッ サ ー と exam え ら れ る. This study で で, analysis of X-ray crystal structure of Pex <s:1> crystallization と を row った(co-studied by Professor Tsutomu Kamiyama of the Department of Physical Science, Graduate School of Science と で で, not published). Anabaena sp.strain PCC 7120(Anabaena)および Synechococcous sp.strain PCC7942(Synechococcus) <s:1> Pexをそれぞれ escherichia coli で mass production <s:1> highly に refined <s:1> crystalline を production <s:1> た. Anabaena と Synechococcus で な good crystallization を て, SPring - 8 で X-ray inflexion デ ー タ を obtain し た.

项目成果

PHYTOCLOCK 1 encoding a novel GARP protein essential for the Arabidopsis circadain clock.

PHYTOCLOCK 1 编码拟南芥生物钟必需的新型 GARP 蛋白。

• 发表时间: 2005
• 期刊: Genes Cells. 10
• 作者: Onai K;Ishiura M.
• 通讯作者: Ishiura M.

Real-time monitoring of the circadian gene expression in the chloroplast.

实时监测叶绿体中昼夜节律基因的表达。

• 发表时间: 2006
• 期刊: Mol.Cell.Biol. 26
• 作者: Matsuo;T.;Onai;K.;Okamoto;K.;Minagawa;J.;Ishiura;M.
• 通讯作者: M.

Hexamerization by the N-terminal domain and intersubunit phosphorylation by the C-terminal domain of cyanobacterial circadian clock protein KaiC

• DOI: 10.1016/j.bbrc.2006.07.143
• 发表时间: 2006-09-29
• 期刊: BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS
• 影响因子: 3.1
• 作者: Hayashi, Fumio;Iwase, Ryo;Ishiura, Masahiro
• 通讯作者: Ishiura, Masahiro

Identification of novel clock-regulated genes by cDNA macroarray analysis in Chlamydomonas reinhardtii.

通过莱茵衣藻的 cDNA 宏阵列分析鉴定新型时钟调节基因。

• 发表时间: 2005
• 期刊: Plant Mol.Biol. 57
• 作者: Kucho;K.;Okamoto;K.;Tabatu;S.;Fukuzawa;H.;Ishiura;M.
• 通讯作者: M.

Functionally important substructures of circadian clock protein KaiB in unique tetramer complex.

独特的四聚体复合物中生物钟蛋白 KaiB 的功能重要亚结构。

• 发表时间: 2005
• 期刊: J.Bio.Chem. 280
• 作者: Iwase;R.;Imada;K.;Hayeshi;F.;Uzumaki;T.;Morishita;M.;Onai;K.;Furukawa.Y.;Namba;K.;Ishiura;M.
• 通讯作者: M.