シアノバクテリアにおける光受容色素合成酵素の構造機能解析に基づく機能デザイン

基于蓝藻感光色素合酶结构和功能分析的功能设计

• 批准号: 07J01065
• 负责人: 萩原 義徳
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-07J01065/
• 关键词: 構造生物学; ビリン色素; フェレドキシン依存性ビリン還元酵素; ビリベルジンIXα; PcyA; X線結晶構造解析; 反応中間体; ビリベルジン

高等植物、紅藻、ラン藻は、ビリン色素を光受容、光合成に利用している。ビリンはヘムの代謝産物のビリベルジンIXα(BV)から、フェレドキシン依存性ビリン還元酵素(FDBR)によって合成される。FDBRファミリーのうちのPcyAはフェレドキシンから電子を受け取り、BVを2段階反応で部位特異的に還元する。すなわちPcyAは、まずBVのD環ビニル基を還元して18^1,18^2-dihydro-BV(18BV)を生成し、次に18BVのA環を還元してフィコシアノビリンを生成している。このことは、PcyAがBVの非対称性を区別し、還元順序を制御する特異な分子機構を持つことを示す。これまでにシアノバクテリアSynechocystis sp.PCC 6803由来のPcyAとPcyA-BV複合体のX線結晶構造解析を行い、FDBRにおいてPcyAの立体構造を初めて明らかにした。これら結晶構造を基にPcyAの活性残基や基質認識機構を示した。PcyA反応機構の更なる構造学的基盤を得るため、反応中間体の構造解析を試み、中間産物18BVとそのアナログBV13のPcyAとの各複合体の結晶構造を1.48Å、1.04Å分解能で解析した。これにより、活性残基のうちのE76は反応過程において構造変化することが判明し、E76が還元順序を制御していることを示唆した。反応制御に対するE76の寄与を明らかにするため、E76変異体の生化学的解析を行うこととした。すなわち、E76変異体によるBV還元を行い、HPLC等を用いて生成物を同定する。既に変異タンパク質の大腸菌による大量発現系を構築し、精製を行った。結晶構造解析も生化学的解析の強力なツールとなるため結晶化条件を検討したところ、E76Q、E76DのBV複合体の微結晶が析出したため、その条件を最適化している。本研究により、2段階反応の制御機構の解明が期待できる。なお、本研究により第8回日本蛋白質科学会年会若手ポスター賞を受賞した。

Higher plants, red algae, ランは, and ビリン pigments are used for photoacceptance and photosynthetic utilization.ビリンはヘムのmetaboliteのビリベルジンIXα(BV)から、フェレドキシン-dependent ビリン reducing enzyme (FDBR) is synthesized by によって. FDBR ファミリーのうちのPcyA はフェレドキシンからelectronic をReceived けtake り, BV を 2-stage reaction で site-specific に returned to the original する.すなわちPcyAは、まずBVのDcyclic ビニルbaseを元して18^1,18^2-dihydro- BV(18BV)をGenerationし、Timeに18BVのA RingをReturn YuanしてフィコシアノビリンをGenerationしている.このことは, PcyA がBV の asymmetry を difference し, reduction order を control す る specific な molecular structure を holder つ こ と を indication す. Synechocystis sp. PCC 6803 originates from the X-ray crystal structure analysis of PcyA and PcyA-BV complex and the three-dimensional structure of FDBR from PcyA. The structure of the crystal structure of PcyA and the active residue of PcyA are shown in the matrix. The basic structure of PcyA reaction mechanism is updated, the structure analysis of reaction intermediate is tested, and the intermediate product 18BV is The decomposition energy of each complex of the BV13 PcyA complex is 1.48Å and 1.04Å, respectively.これにより、Active residue のうちのE76はReaction process においてStructural change することがcognitionし、E76がreturn sequenceをcontrolしてることをshows instigationした. The analysis of the biochemical analysis of the anti-resistance control E76 E76 and the biochemical analysis of the E76 allogeneic body is done.すなわち, E76 allogeneic によるBV reduction を行い, HPLC, etc. are used to determine the same as the いて product. It is made of a large amount of Escherichia coli of different qualities and is constructed and refined. Crystal structure analysis and biochemical analysis of the strong strength of the crystallization conditions of the biochemistry, E76Q and E76D's BV complexes have been optimized for microcrystalline precipitation and optimization of conditions. This study is based on expectations for the explanation of the two-stage reaction control mechanism. Na, this research was awarded by Wakate Nasuya at the 8th Annual Meeting of the Japanese Society for Protein Science.

项目成果

ビリン還元酵素の反応経路における段階別スナップショット Snapshots along the reaction pathway of bilin reductase PcyA

胆碱还原酶 PcyA 反应途径的快照

• 发表时间: 2008
• 作者: Kumiko Narikiyo;Shusaku Sugimoto;Toshio Suga;and Kimio Hanawa;Shusaku Sugimoto and Kimio Hanawa;日沖敦子;日沖敦子;日沖 敦子;日沖敦子;日沖敦子;日沖敦子;日沖敦子;日沖敦子;日沖敦子;日沖 敦子;日沖敦子;服部幸造・美濃部重克・弓削繁編;西尾市岩瀬文庫編;石川 透 監修;岩瀬文庫「絵ものがたりファンタジア」プロジェクトチーム;田中 真哉;田中 真哉;伊東 正登;川本陽一;川本陽一;小川 華奈;佐藤 治彦;川本陽一;川本陽一;川本 陽一;Takao Satoh;佐藤 隆夫;佐藤隆夫;藤田雄飛;Yuhi FUJITA;藤田 雄飛;J. Adachi;J. Adachi;安達 淳;萩原義徳
• 通讯作者: 萩原義徳

フェレドキシン依存性ビリン還元酵素PcyAの18Et-BV複合体の結晶構造解析

铁氧还蛋白依赖性胆碱还原酶 PcyA 的 18Et-BV 复合物的晶体结构分析

• 发表时间: 2007
• 作者: Keiichi;Fukuyama;和田啓;萩原義徳;下村喜充;萩原義徳
• 通讯作者: 萩原義徳

Crystal structure of phycocyanobilin: ferredoxin oxidoreductase in complex with 18^1, 18^2-dihydrobiliverdin

藻蓝蛋白的晶体结构：铁氧还蛋白氧化还原酶与 18^1, 18^2-二氢胆绿素的复合物

• 发表时间: 2007
• 作者: Kumiko Narikiyo;Shusaku Sugimoto;Toshio Suga;and Kimio Hanawa;Shusaku Sugimoto and Kimio Hanawa;日沖敦子;日沖敦子;日沖 敦子;日沖敦子;日沖敦子;日沖敦子;日沖敦子;日沖敦子;日沖敦子;日沖 敦子;日沖敦子;服部幸造・美濃部重克・弓削繁編;西尾市岩瀬文庫編;石川 透 監修;岩瀬文庫「絵ものがたりファンタジア」プロジェクトチーム;田中 真哉;田中 真哉;伊東 正登;川本陽一;川本陽一;小川 華奈;佐藤 治彦;川本陽一;川本陽一;川本 陽一;Takao Satoh;佐藤 隆夫;佐藤隆夫;藤田雄飛;Yuhi FUJITA;藤田 雄飛;J. Adachi;J. Adachi;安達 淳;萩原義徳;Yoshinori Hagiwara;Yoshinori Hagiwara
• 通讯作者: Yoshinori Hagiwara

ビリン還元酵素PcyAの色素複合体の構造と反応機構Pigment binding structure and reaction mechanism of bilin reductase PcyA.

胆素还原酶PcyA的色素结合结构及反应机制。

• 发表时间: 2007
• 作者: Kumiko Narikiyo;Shusaku Sugimoto;Toshio Suga;and Kimio Hanawa;Shusaku Sugimoto and Kimio Hanawa;日沖敦子;日沖敦子;日沖 敦子;日沖敦子;日沖敦子;日沖敦子;日沖敦子;日沖敦子;日沖敦子;日沖 敦子;日沖敦子;服部幸造・美濃部重克・弓削繁編;西尾市岩瀬文庫編;石川 透 監修;岩瀬文庫「絵ものがたりファンタジア」プロジェクトチーム;田中 真哉;田中 真哉;伊東 正登;川本陽一;川本陽一;小川 華奈;佐藤 治彦;川本陽一;川本陽一;川本 陽一;Takao Satoh;佐藤 隆夫;佐藤隆夫;藤田雄飛;Yuhi FUJITA;藤田 雄飛;J. Adachi;J. Adachi;安達 淳;萩原義徳;Yoshinori Hagiwara;Yoshinori Hagiwara;萩原 義徳
• 通讯作者: 萩原 義徳

Snapshots in the reaction pathway of bilin reductase PcyA

胆碱还原酶 PcyA 反应途径的快照

• 发表时间: 2008
• 作者: Y. Hagiwara;et al.
• 通讯作者: et al.