構造システム生物学を指向した高度好熱菌の環境応答機構の研究

我が国で実施された「タンパク3000」プロジェクトによって、タンパク質の立体構造が多数解析された。一方で、タンパク質個々の立体構造は生物を構成する部品であり、それらがどのように統合されて、全体として有機的なシステムを形成するのかが今後の構造生物学分野において重要な研課題になっている。そうした背景を踏まえ、私は高度好熱菌の環境応答機構をモデルシステムに選択して、センサーキナーゼタンパク質、転写制御タンパク質の立体構造に基づいて、システムとしての機構を解明することを目的として研究を進めた。研究の手順としては、高度好熱菌由来のセンサーキナーゼタンパク質、転写制御因子タンパク質の大量発現および結晶化を試みた。転写制御因子タンパク質については、2種類について構造解析を終了し、1種類の転写制御因子タンパク質については単結晶を得て、回折データを収集した後、現在構造解析を進行させている段階である。また、低分解能の単結晶が1種類得られたが、構造解析には至らなかった。2種類の転写制御タンパク質の構造を比較した結果、転写制御因子タンパク質は活性中心に存在する残基や、2次構造のパターンなどは高度に保存されている一方で、αヘリックスの位置が微妙に異なることにより、情報伝達経路の下流に位置するタンパク質との相互作用を調節していることが示唆された。一方、センサーキナーゼタンパク質については、1種類について単結晶は得られたものの、分解能が向上せずに、構造解析には至らなかった。

我が国で実施された「タンパク3000」プロジェクトによって、タンパク質の立体構造が多数解析された。一方で、タンパク質個々の立体構造は生物を構成する部品であり、それらがどのように統合されて、全体として有機的なシステムを形成するのかが今後の構造生物学分野において重要な研課題になっている。そうした背景を踏まえ、私は高度好熱菌の環境応答機構をモデルシステムに選択して、センサーキナーゼタンパク質、転写制御タンパク質の立体構造に基づいて、システムとしての機構を解明することを目的として研究を進めた。研究の手順としては、高度好熱菌由来のセンサーキナーゼタンパク質、転写制御因子タンパク質の大量発現および結晶化を試みた。転写制御因子タンパク質については、2種類について構造解析を終了し、1種類の転写制御因子タンパク質については単結晶を得て、回折データを収集した後、現在構造解析を進行させている段階である。また、低分解能の単結晶が1種類得られたが、構造解析には至らなかった。2種類の転写制御タンパク質の構造を比較した結果、転写制御因子タンパク質は活性中心に存在する残基や、2次構造のパターンなどは高度に保存されている一方で、αヘリックスの位置が微妙に異なることにより、情報伝達経路の下流に位置するタンパク質との相互作用を調節していることが示唆された。一方、センサーキナーゼタンパク質については、1種類について単結晶は得られたものの、分解能が向上せずに、構造解析には至らなかった。