植物におけるエチレンガス感知機構の構造生物学的研究

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微生物の酸素センシングの分子機構を解明するために、自身で同定した酸素の結合や酸化還元によって制御される新たなセンサータンパク質の構造と機能相関に関する研究を行った。特に、センサードメインであるグロビンやヘムエリスリンドメインの結晶化及び、高分解能での構造決定に成功した。ヘムエリスリンをセンサードメインとして持つセンサーヒスチジンキナーゼに関しては、昨年度に引き続き、ヘムエリスドメインの結晶化スクリーニングを行った。N末端を削ることによってヘムエリスドメインの結晶化に成功し、1.5 Åの分解能で結晶構造を決定することができた。酸素の結合部位及び酸化還元中心と考えられる鉄二核中心には、2個の鉄の間に酸素原子が架橋しており、一方の鉄には塩化物イオンが配位していた。次の目標として、鉄の酸化還元状態でどのような構造変化が起こるのかを原子レベルで明らかにする必要がある。また、グロビンドメインをセンサードメインとして持つセンサーヒスチジンキナーゼに関しては、結晶化スクリーニングの結果、ヘムFe(III)にイミダゾールが結合した結晶化条件を見つけることができた。また、結晶を還元剤溶液へソーキングし、酸素結合(Fe(II)-O2)型、及び還元型(Fe(II))の構造を決定した。その結果、生化学や分光学的な実験結果から示唆されていたヘム遠位にあるTyrが酸素と直接水素結合していることが明らかとなった。このTyrは、Fe(II)型、イミダゾール結合型ではヘムと離れる方向に配座しており、酸素結合に伴う構造変化により、シグナルをヒスチジンキナーゼドメインに伝播させる役割をしていることが示唆される。これらの結果より、微生物の酸素センシングの分子機構について原子レベルでの議論が可能となった。