超好熱菌の新規呼吸鎖複合体IIのサブユニット会合に伴う機能変換

与嗜热菌新型呼吸链复合物 II 亚基关联相关的功能转变

• 批准号: 15770088
• 负责人: 岩崎 俊雄
• 金额: $ 1.86万
• 依托单位: Nippon Medical School
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15770088/
• 关键词: コハク酸脱水素酵素; 酸素呼吸; TCA回路; 古細菌; 超好熱菌; 金属酵素; 複合体II; サブユニット会合; 膜タンパク質複合体; 呼吸鎖複合体II; コハク酸:キノン酸化酸化還元酵素; 鉄硫黄クラスター; 国際研究者交流(アメリカ合衆国); Sulfolobus; エネルギー代謝

呼吸鎖複合体IIは、クエン酸回路を構成する酵素であると共に、好気的呼吸鎖電子伝達系の電子の入口の1つとして極めて重要な役割を果たす、複合金属フラビンタンパク質である。本研究では、熱安定かつ祖先型の特徴を有する超好熱性古細菌の呼吸鎖複合体II(Iwasakiら(2002)J.Biol.Chem.277,39642-39648;Liら(2003)Biochemistry 42,15003-150O8)をモデルとし、複合酸化還元膜酵素のサブユニット会合の際、「個々のサブユニット固有のタンパク質機能がどのように変換しうるか」を解明することを目的とした。本年度は以下の成果を得た。(1)古細菌および大腸菌SdhAにつき、大腸菌を宿主とする単独発現を行ない、いずれの場合もFADの共有結合が起きないことを確認した。古細菌SdhAは安定であり、FADの酸化還元電位(Em)が低いことを示せたが、大腸菌SdhAは不安定でプロテアーゼ分解されやすいことがわかった。(2)大腸菌SdhABの発現を行ない、このユニットでFAD共有結合化を確認した。古細菌SdhABでは正常なサブユニット会合が起きず、SdhBのC末側鉄硫黄ドメインの発現異常が考えられた。(3)古細菌遺伝子クラスターは大腸菌で下流側ORFを通常発現できない。古細菌sdhABCDオペロンの各ORFの上流にそれぞれ大腸菌型SD配列を導入した人工オペロンを作成、大腸菌発現を検討し可溶性画分からSdhACDを含むサブ複合体を部分精製した。SdhBサブユニットに相当するバンドは電気泳動で確認できなかったが、断片化した可能性は否定できていない。断片化していないSdhBは膜画分に発現したが、C末側鉄硫黄クラスターの存在を確認するには至らなかった。(4)本研究に関連して鉄硫黄クラスターのアッセンブリー・分解機構およびそれを研究するための分光学的手法発展を目的とし、呼吸系関連の単純な鉄硫黄タンパク質につき、詳細な分光学およびX線構造解析を継続して行なった。以上の主要研究成果は、原著論文等として発表した。

The respiratory lock complex II contains enzymes that form the acid circuit, and is an extremely important component of the electronic entrance to the electronic transmission system of the respiratory lock. The composite metal is made of complex materials. In this study, the respiratory lock complex II of super-good thermophilic archaea was studied.(Iwasakiら(2002)J.Biol.Chem.277,39642-39648; Li (2003)Biochemistry 42, 15003 -150O8) explains the purpose of the complex acid-reducing membrane enzyme when it meets,"the inherent quality function of a complex acid-reducing membrane enzyme changes." The following results were achieved during the year. (1)Archaeological and Escherichia coli SdhA, Escherichia coli hosts, and FAD are identified in common. Archaebacteria SdhA is stable, FAD is acidic, and Em is low. Escherichia coli SdhA is unstable. (2)The development of Escherichia coli SdhAB was confirmed. The archaea SdhAB is normal, SdhB is C-terminal, and SdhAB is abnormal. (3)The downstream ORF of archaea is usually found in E. coli. The upper stream of each ORF of archaea sdhABCD was introduced into the artificial DNA sequence, and the soluble DNA sequence of Escherichia coli was partially refined. SdhB is the equivalent of an electric motor. The possibility of fragmentation is negative. Fragments of SdhB were detected and the presence of iron sulfur at the end of C was confirmed. (4)This study is related to the development of spectral techniques for the study of iron sulfur species, the development of quality, detailed spectral analysis and X-ray structural analysis of pure iron sulfur associated with respiratory system. The main research results mentioned above are presented in the original papers.

项目成果

Rational design of a mononuclear metal site into the archaeal Rieske-type protein scaffold

• DOI: 10.1074/jbc.m414051200
• 发表时间: 2005-03-11
• 期刊: JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY
• 影响因子: 4.8
• 作者: Iwasaki, T;Kounosu, A;Scott, RA
• 通讯作者: Scott, RA

Orientation-selected 15N-HYSCORE detection of weakly coupled nitrogens around the archaeal Rieske [2Fe-2S] center

• DOI: 10.1021/ja045898x
• 发表时间: 2004-11-03
• 期刊: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
• 影响因子: 15
• 作者: Iwasaki, T;Kounosu, A;Dikanov, SA
• 通讯作者: Dikanov, SA

Crystallization and preliminary X-ray diffraction studies of the hyperthermophilic archaeal sulredoxin having the unique Rieske [2Fe-2S] cluster environment

具有独特 Rieske [2Fe-2S] 簇环境的超嗜热古菌硫氧还蛋白的结晶和初步 X 射线衍射研究

• 发表时间: 2004
• 期刊: Acta Crystallogr.Sect.D 60
• 作者: Uchiyama;T.;et al.
• 通讯作者: et al.

岩崎 俊雄 他: "極限微生物から学ぶ酸素呼吸系獲得への道:エネルギー代謝系機能進化の分子基盤(和文総説)"極限環境微生物学会誌. 2巻・2号. 5-7 (2003)

Toshio Iwasaki 等人：“学习从极端微生物获得氧气呼吸系统的途径：能量代谢系统功能进化的分子基础（日本评论）”极端微生物学会杂志第 2 卷，第 2 卷 5。 -7 (2003)

酸素呼吸系の初期機能進化パターン

氧气呼吸系统的初始功能进化模式

• 发表时间: 2005
• 期刊: 極限環境微生物学会誌 4・2
• 作者: T.Iwasaki;T.Iwasaki;T.Iwasaki;岩崎 俊雄
• 通讯作者: 岩崎 俊雄