時計タンパク質ナノタイマーの生化学的基盤構築

时钟蛋白纳米计时器的生化基础构建

• 批准号: 19042011
• 负责人: 寺内 一姫
• 金额: $ 3.39万
• 依托单位: Ritsumeikan University (2008)Nagoya University (2007)
• 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-19042011/
• 关键词: 生物時計; シアノバクテリア; 生化学; 周期; ナノバイオ; ATP加水分解酵素

ATPとKaiA, KaiB, KaiCの3つのタンパク質による、概日振動する時計の再構成が成功した。この試験管内の時計は時間計測というメカニズムがタンパク質に組み込まれていることを示している。この再構成系を用いて、研究代表者はKaiCのATPase活性が生物時計の周期を規定する化学反応であり,ATPの加水分解エネルギーは時計を駆動するために使われていることを明らかにした。KaiCのATPase活性は、in vitroでKaiA及びKaiB存在下において24時間周期で変動する。本研究はナノスケールの分子タイマーというべきKaicタンパク質を生化学的に解析し、エネルギーを時間に変換するATPaseの分子メカニズム解明を目的とする。KaiCのATPase活性は温度が変化してもほとんど変化しないという極めて特異な性質を保持している。KaiCは通常の生化学的反応にみられる温度依存性を失い、生物時計の最も重要な性質である温度補償性を保持している。この性質に着目し、KaiCのATPase活性の温度補償性を失った変異タンパク質を見出し、その生化学的性質を解析した。この変異タンパク質は、KaiA存在下で温度が10℃上昇すると活性が2倍強に上昇し、一般的な酵素反応と同様の挙動を示す。また、このKaic変異タンパク質の詳細な温度依存性を解析したところ、25℃付近が至適温度であり、それ以上の高温下では活性が顕著に減少した。さらにKaiA濃度依存性、基質濃度依存性を解析し、この変異体は野生型KaiCとはATPaseの性質が大きく異なっていることが明らかとなった。この変異体の解析をさらに進めることでKaiCのATPaseの分子メカニズムの一端が明らかになることが期待される。本研究においては、ATPaseの分析に不可欠な試薬が年度途中に世界的に入手困難となり、平成21年度に研究の一部を繰り越した。

ATP, KaiA, KaiB, KaiC are three kinds of materials. The time meter in the test tube measures the time in the test tube. The re-composition of the enzyme was determined by chemical reaction, and the enzyme activity was determined by chemical reaction. KaiC ATPase activity fluctuated in the presence of KaiA and KaiB over a 24-hour period. This study aims to clarify the molecular structure of ATPase by analyzing its biochemical properties and changing its production time. KaiC ATPase activity varies from temperature to temperature, and its specific properties remain constant. KaiC is the most important property of biological chronometer, but its temperature dependence is lost. The properties of these enzymes were investigated, and the temperature compensation properties of KaiC ATPase were analyzed. In the presence of KaiA, the activity of these enzymes increased twice as much as that of the normal enzymes. The temperature dependence of the properties was analyzed. The activity decreased at temperatures above 25 ℃. KaiA concentration-dependence and substrate concentration-dependence were analyzed. The properties of wild type KaiC ATPase were different. The molecular structure of KaiC ATPase was analyzed and analyzed. This study is aimed at analyzing ATPase activity in the middle of the year. It is difficult to start with this study in the middle of the year.

项目成果

The ATPase activity of the cyanobacterial clock protein KaiC

蓝藻时钟蛋白 KaiC 的 ATPase 活性

• 发表时间: 2007
• 作者: Reiko;Murakami;Ayumi;Miyake;Ryo;Iwase;Fumio;Hayashi;Tatsuya;Uzumaki;Masahiro;Ishiura
• 通讯作者: Ishiura

概日時計周期長決定の分子機構

决定生物钟周期长度的分子机制

• 发表时间: 2007
• 作者: 寺内一姫;他
• 通讯作者: 他

The ATPase activity of KaiC as the circadian timer in cyanobacteria

KaiC 作为蓝藻昼夜节律计时器的 ATPase 活性

• 发表时间: 2007
• 作者: Kazuki Terauchi;Yohko Kitayama;Taeko Nishiwaki;Takao Kondo
• 通讯作者: Takao Kondo

Cyanobacterial daily life with Kai-based circadian and diurnal genome-wide transcriptional control in Synechococcus elongatus

• DOI: 10.1073/pnas.0902587106
• 发表时间: 2009-08-18
• 期刊: PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
• 影响因子: 11.1
• 作者: Ito, Hiroshi;Mutsuda, Michinori;Iwasaki, Hideo
• 通讯作者: Iwasaki, Hideo

Dual KaiC-based oscillations constitute the circadian system of cyanobacteria

• DOI: 10.1101/gad.1661808
• 发表时间: 2008-06-01
• 期刊: GENES & DEVELOPMENT
• 影响因子: 10.5
• 作者: Kitayama, Yohko;Nishiwaki, Taeko;Kondo, Takao
• 通讯作者: Kondo, Takao