生物時計ナノ装置の原子レベルでの解明

在原子水平上阐明生物钟纳米器件

• 批准号: 19037014
• 负责人: 石浦 正寛
• 金额: $ 3.58万
• 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: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19037014/
• 关键词: 生物時計; 慨日リズム; 時計タンパク質; ナノバイオ; ナノマシン; 自己リン酸化; ATPase活性; 概日リズム; DNA結合タンパク質

藍色細菌の時計タンパク質KaiCを生化学的、遺伝学的に解析し、KaiCが極めて微弱なATPase活性を有することを発見した。KaiCはN末端ドメインとC末端ドメインの2つのドメインからなり、共に一セットのATPaseモチーフを持っているので、ATPase活性の存在が推測されていたが、あまりに活性が微弱なため、これまでその存在は証明することができなかった。今回、好熱性藍色細菌Thermosynechococcus elongatus由来のKaiCを極めて高度に精製することに成功し、KaiCの2つのドメインが共に極微弱なATPase活性を有すること明らかにした。この活性が大腸菌由来のATPaseの混入によるものでないことは、ATPaseモチーフにアミノ酸置換変異を導入したKaic変異体ではその活性が完全に消失することで確認した。極めて興味深いことにKaiC ATPase活性は反応温度を変えても変化しなかった(温度非感受性)。生物時計の周期(速度)は温度に依存せず温度補償されているので、時計のこの特性の少なくとも一部はATPase活性の温度非感受性(温度補償性)で説明できるのかも知れない。アミノ酸置換変異を導入してリン酸化サイトをつぶしたKaiC変異体では、この温度非感受性が失われた。

生化和遗传分析的蓝细菌观察蛋白KAIC，发现KAIC的ATPase活性极为弱。 KAIC由两个域组成，即N末端和C末端结构域，并且都有一组ATPase基序，因此人们推测未证明ATPase活性的存在，但其活性是如此弱，以至于它的存在才能得到证明。在本文中，我们成功地从嗜热蓝细菌的热核酸甲基元素弹药纯度纯化了弹药，这表明两个KAIC的两个域的ATPase活性都极为较弱。该活性不是由大肠杆菌对ATPase的污染引起的，因为证实该活性在KAIC突变体中完全丢失，而KAIC突变体将氨基酸取代突变引入ATPase基序中。有趣的是，随着反应温度变化（温度不敏感），KAIC ATPase活性不会改变。由于生物钟的周期（速度）是与温度无关的和温度补偿的，因此至少在该时钟的一部分中，可以通过ATPase活性的温度不敏感（温度补偿）来解释。在引入氨基酸取代突变以粉碎磷酸化位点的KAIC突变体中，这种温度不敏感性丧失。

项目成果

SDSL-ESR study of the cyanobacterial clock protein

蓝藻时钟蛋白的 SDSL-ESR 研究

• 发表时间: 2008
• 作者: Kentaro;Ishii;Reiko;Murakami;Risa;Mutoh;Masahiro;Ishiura;Toshiaki;Arata
• 通讯作者: Arata

シアノバクテリア時計タンパク質KaiBのESR解析

蓝藻时钟蛋白KaiB的ESR分析

• 发表时间: 2007
• 作者: 村上 怜子;ら;武藤梨沙
• 通讯作者: 武藤梨沙

制御プログラム及び培養装置

控制程序及培养装置

• 发表时间: 2004

真核生物における生物時計の新しい実験系 : クラミドモナス

真核生物生物钟的新实验系统：衣藻

• 发表时间: 2008
• 期刊: 蛋白質核酸酵素(ショートレビュー) 53
• 作者: 松尾拓哉;石浦正寛
• 通讯作者: 石浦正寛

A compact multi-channel apparatus for automated real-time monitoring of bioluminescence.

一种紧凑的多通道装置，用于自动实时监测生物发光。

• 发表时间: 2007
• 期刊: J. Biochem. Biophys. Method.
• 作者: K.Okamoto;M.Ishiura;T.Torii;S.Aoki
• 通讯作者: S.Aoki