光依存型酵素の構造改変による新規光反応への機能変換

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今年度はアメリカ、インディアナ大学の分子細胞生物学科Carl Bauer教授の研究室において研究活動に従事した。主に1)クロロフィリド還元酵素の２つの異なる還元反応の触媒機構の解析、2)B12結合型転写制御因子AerRの生理学的な解析について研究を行った。1)光合成細菌Rhodobacter capsulatusの持つクロロフィリドa還元酵素(COR)は本来の活性以外に、触媒部位近傍のビニル基を還元する活性を有することを最近報告したが、その２つの活性の連続反応をin vitroで再構成することに成功し、その結果からCORがこの反応をどのように触媒しているか解析を行った。その結果、これらの2種類の反応の順番や基質の特異性などを示すデータを得ることに成功した。これは酵素進化や酵素デザインの領域まで考察を広げる新規性の高い報告となり、8月にInternational Symposium on Photosynthetic Prokaryoteにおいてポスター発表を行った。また現在これらの結果をまとめ論文投稿の準備を行っている。2)光合成細菌R. capsulatusでは光合成システムやヘム、カロテノイドの生合成に関わる遺伝子の制御にAerRと言う転写制御因子が関わる。最近、AerRがビタミンB12を結合することが報告され、B12が光受容体として機能している可能性が示唆された。私はB12の生体内での機能に焦点を当て、in vivoでのAerRの挙動をウェスタンブロットにより検出を行い、解析を行った。それにより、AerRは細胞内の状況に応じて２種類の大きさに変化することが分かった。これらの変化は光条件や酸素濃度には依存せず、AerRの発現量に依存することが示唆される。大腸菌を用いた発現の比較から、これら２種類の大きさのタンパク質はAerRのN末端側の一部欠失により起こる可能性が高い。今後は正確な切断箇所を解析するとともに、２種類のAerRについてB12結合性やその活性について解析を進めていく。