ラン藻の高親和性炭酸水素イオン能動輸送体の構造と機能の研究

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本研究の目的は、OmpA,B,C,Dの4つのタンパク質から構成されるラン藻Synechococcus PCC7942の高親和性HCO_3 能動輸送体の構造と機能の関係を解明することである。平成9年度、10年度の2年間の研究により以下の成果を得た。1.CmpAは推定アミノ酸配列上は親水性タンパク質であるが、脂質結合タンパク質に特徴的なシグナルペプチドをもち、細胞膜に強固に結合している。まず、このタンパク質からシグナルペプチドを除き、ヒスチジンタグを付加することによって可溶性タンパク質(CmpA^*と呼ぶ)として大量発現・精製した。続いてマススペクトル法により、CmpA^*がHCO_3に対して高い親和性(解離定数=5μM)をもつことを明らかにし、このタンパク質が高親和性HCO_3能動輸送体の基質結合タンパク質であることを証明した。2.ラン藻には炭素欠乏によって誘導される複数のHCO_3輸送体があるので、Cmp輸送体の活性のみを測定するため、窒素栄養条件に応答するプロモーターを用いてCmp輸送体を特異的に発現させる系を構築した。3.2.の系を用いてCmp輸送体のHCO_3輸送活性に対する塩濃度の効果を解析し、この輸送体が1mM以上のNa^+を要求することを明らかにした。4.Synechococcus PCC7942およびSynechocystis PCC6803において、LysR型転写因子ファミリーに属する転写因子(CmpRと命名)が炭素欠乏に応答したCmp輸送体の発現に必須であることを明らかにした。