ダイナミックな構造変化が駆動する鉄硫黄クラスター合成機構の全容解明

完整阐明动态结构变化驱动的铁硫簇合成机制

• 批准号: 12J01292
• 负责人: 平林 佳
• 金额: $ 1.92万
• 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: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J01292/
• 关键词: 鉄硫黄クラスター; 鉄硫黄タンパク質; X線結晶構造解析; 構造変化

鉄硫黄（Fe-S）タンパク質は生物界に普遍的に分布しており、生命活動の根幹に関わる反応を担っている。それらの機能を支えるのがFe-Sクラスターである。このFe-Sクラスターの生合成は、SUFマシナリーが担っており、6種類のタンパク質から構成されている。本研究では、マシナリーの心臓部といえるSufBCD複合体に焦点をあてた。この複合体は、SufCのATPase活性に共役してダイナミックな構造変化を起こし、分子内部の必須残基を露出させることで、Fe-Sクラスターを合成すると予想されている。本研究では、構造解析と機能解析の両面から、Fe-Sクラスター合成機構の全容解明を目的とした。将来的には本研究を基盤とした応用技術展開の可能性は計り知れない。今年度は、SufBCD複合体の結晶学/生化学/遺伝学的解析によって、以下のような成果が得られた。１.SufBCD複合体の良質な結晶調製に成功し、PtおよびHgの異常分散効果を利用した、多重原子同形置換法を用いることで位相を求め、SufBCD複合体の立体構造を決定した。２.微量蛍光分析系では、決定したSufBCD複合体の立体構造に基づいた変異導入と、蛍光ラベル剤を組み合わせることで、SufBCD複合体のATP依存的な構造変化に伴う、必須残基の露出を検出することに成功した。３.遺伝学的な解析として、SufBCD複合体を構成するSufCに関して、大腸菌を用いた相補実験から、ATPase活性に必要な必須残基を同定した。以上の通り、今年度は、本研究最大の目的であった、ターゲット蛋白質の結晶構造解析に成功することができた。この構造情報と、これまでの生化学データ・遺伝学的なデータによって、Fe-Sクラスター生合成メカニズムに関して、大きく理解を前進させたといえる。また本成果は、本研究分野の更なる発展に大きく貢献することが予想される。

Iron and sulfur (Fe-S) are widely distributed in the biological world, and they are closely related to the root of life activities. The function of the system is to support the system. The Fe-S complex is composed of 6 kinds of materials. This study focuses on the heart of the heart. This complex is expected to be synthesized by co-operating with the ATPase activity of SufC and exposing essential residues within the molecule. This study aims at structural analysis and functional analysis, and at full capacity analysis of Fe-S hybrid mechanisms. Future research is based on the possibility of using technology to develop knowledge. This year, the crystallographic/biochemical/genetic analysis of the SufBCD complex was completed. 1. The crystal structure of SufBCD complex is determined by the method of multiple isomorphism. 2. The microanalysis system determines the stereostructure of the SufBCD complex, the introduction of different molecules, the combination of different molecules, the ATP-dependent structural transformation of the SufBCD complex, and the exposure of essential residues. 3. The analysis of DNA, the composition of the SufBCD complex, the complementarity of E. coli, and the identification of essential residues for ATPase activity The main purpose of this study is to analyze the crystal structure of protein. The structural information, biological and genetic information, biological synthesis, and understanding of the progress of science. The results of this study are expected to contribute greatly to the further development of this research field.

项目成果

蛋白質立体構造解析の最前線

蛋白质三维结构分析最前沿

• 发表时间: 2015
• 作者: 檀上隆寛;ロジャース有希子;加部泰三;竹村彰夫;岩田忠久;平林佳
• 通讯作者: 平林佳

細胞レドックス制御に関わる鉄硫黄クラスター生合成機構の構造生物学的研究

参与细胞氧化还原调节的铁硫簇生物合成机制的结构生物学研究

• 发表时间: 2014
• 作者: 平林佳;福山恵一;高橋康弘;和田啓
• 通讯作者: 和田啓

超好熱細菌Aquifex aeolicusの鉄硫黄クラスター生合成系：新規なIscS-IscU-[2Fe-2S]複合体の形成

超嗜热细菌 Aquifex aeolicus 的铁硫簇生物合成系统：新型 IscS-IscU-[2Fe-2S] 复合物的形成

• 发表时间: 2014
• 作者: 山川誠;岩永朋子;平林佳;和田啓;福山恵一;高橋康弘
• 通讯作者: 高橋康弘

Structural basis of the protein-protein interactions among ISC proteins involved in de novo Fe-S clusters biosynthesis

参与从头 Fe-S 簇生物合成的 ISC 蛋白之间蛋白质-蛋白质相互作用的结构基础

• 发表时间: 2012
• 作者: Han-sic Kim;Ryoma Kitagaki;Takahumi Noguchi;松本 大;高木純一;Tomoki Yamada;平林佳
• 通讯作者: 平林佳

グルタチオン分解酵素γ-グルタミルトランスペプチダーゼの基質認識機構

谷胱甘肽降解酶γ-谷氨酰转肽酶的底物识别机制

• 发表时间: 2014
• 作者: 和田啓;平林佳;李春傑;高尾春奈;鈴木秀之;平竹潤;福山恵一
• 通讯作者: 福山恵一