メチオニン回収経路で機能する酵素群の網羅的なX線構造解析および機能に関する研究

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本研究は、ほぼすべての生物に備わっている代謝経路のひとつであるメチオニン回収経路において機能する枯草菌(Bacillus subtilis)由来の酵素群についてのX線結晶構造解析、および種々のホモログタンパク質との構造比較に基づく、これらの詳細な構造-機能相関関係の解明を目指している。特にエノラーゼとして機能するMtnW (2,3-diketo-5-methylthiopentenyl-1-phosphate enolase)は、前年度にリガンドを含まないアポ型(非活性化状態)での構造解析に成功した。またMtnWは光合成CO_2固定化酵素RuBisCOの祖先タンパク質であることが知られており。両者の機能リンクを構造化学的な視点から解明するために、本年度は詳細な構造比較を行い、その結果をまとめ論文投稿を行った。さらに興味深いことに、このMtnW遺伝子が転写から翻訳に至る過程で、MtnWをコードするmRNAの一部分がメチオニン回収経路の上流部分で生成されるS-adenosylmethionineと直接結合することでMtnWのタンパク質の発現が抑制されていることがわかった。このような働きをするmRNAはRiboswitchと呼ばれ、最近、ゲノミクスおよびプロテオミクスに次ぐ第3のターゲットとして、盛んに研究が行われている。派遣先機関として選定した英国ケンブリッジ大学Alison Smith教授の研究室では、緑藻クラミドモナスのビタミンB1合成経路において、真核生物では初めてとなる2つのRiboswitchを発見し(PNAS,2007)、さらなる調節機構解明にむけた研究がおこなわれていた。そこで、クラミドモナスを材料として、今後のRiboswitchによるMtnWの転写発現調節機構解明に必要なRNAの抽出、精製、逆転写、PCRなどの実験操作を習得した。