Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

蛋白質 / ウイルス / 分子機械 / 複合体 / 分子モーター / 分子認識 / ウィルス / バクテリオファージ / DNAパッケージング

本研究は、T4ファージを対象として、DNAがウィルス頭殻に詰め込まれる現象を原子レベルで明らかにしようとするものである。本年度の成果は下記の通りである:
1.ネック蛋白質の発現・精製
ネック蛋白質(gp13,gp14)について、発現・精製を行った。gp13,gp14はそれぞれ、単独で精製することに成功し、それぞれが単量体で存在することがわかった。また、0.4M以上濃度の硫酸アンモニウム存在下で二つの蛋白質を混合すると、(gp13)_<10>-(gp14)_5からなる複合体が形成することがわかった。
2.ネック蛋白質の物理化学的解析
上記(gp13)_<10>-(gp14)_5の電子顕微鏡観察、超遠心分析を行いこの複合体が溶液中で均一のリング状の構造を持ち、ファージ粒子中に存在する複合体であることを示した。
3.結晶化、構造解析
gp13,(gp13)_<10>-(gp14)_5について、結晶化に適した精製試料を用いて結晶化を試みている。具体的には、市販のグローバルな結晶化条件スクリーニングキットを用いて、蒸気拡散法により結晶化条件の初期検索を行っている。現在、構造解析に向けて充分な質と大きさを持った結晶を得るための条件を探索中である。

X線 / 微小結晶 / 回折 / 蛋白質 / DNA / 結晶 / 複合体 / 分子認識 / 光学系 / ミラー / イメージングプレート / 構造生物学

実験室での生体高分子複合体用のX腺強度データ収集システムを構築した。本システムは、リガク(株)社製の回折計RAXIS-IVと微小焦点のX腺発生機FR-Cからなる。強2枚のイメージングプレートを用いて、度の読みとり時間は短縮するようになっている。X腺ビームはミラーで集光してある。本システムを用いて、蛋白質-DNA複合体、蛋白質-GTP複合体、蛋白質-蛋白質複合体のX腺強度データ収集と、それらの構造解析を行った。これらの複合体は、マウス由来の転写因子IRF-2とDNAとの複合体、分裂酵母由来の転写因子Pap1とDNAとの複合体、マウス脳海馬由来のセリンプロテアーゼNeuropsin、ヒト由来の低分子量G蛋白質RhoAとGTPγSの複合体、及びその標的蛋白質(蛋白質キナーゼ)であるPKNとの複合体、マウス由来の細胞膜-細胞骨格リンカー蛋白質radixinのFERMドメイン、及びそのドメインとIP3複合体とICAM-2複合体であり、それらの構造決定を通して、上記のデータ収集システムが有効であること示した。

蛋白質 / DNA / 分子認識 / 構造生物学 / X線 / 複合体 / 結晶 / 蛋白質-DNA / 転写因子 / G蛋白質 / 二成分系

本研究では、分子認識の厳密性と助長性という生物物理学の観点から、転写因子によるDNA認識、ならびにシグナル伝達蛋白質の分子認識に関して分子複合体結晶のX線結晶解析を主力とした構造生物学的研究を行った。転写系では、酵母由来のリン酸代謝系の転写因子PHO4、マウス由来のインターフェロン関連遺伝子の転写因子IRF-2、及び分裂酵母由来のbZIP型転写因子PaplのDNA複合体の構造をそれぞれ決定して、塩基配列認識の詳細な機構を明らかにした。シグナル伝達系では、細胞骨格・細胞接着を制御する低分子量G蛋白質RhoAのRhoA/GTPγS複合体及びその標的蛋白質PKNとの複合体の構造を決定して、Rhoに特異的な機能領域の構造や標的蛋白質認識の機構を明らかにした。また、原核細胞に特徴的なHis-Aspリン酸リレーでは、嫌気性条件センサー蛋白質ArcBのリン酸転移ドメインやそれに働く蛋白質フォスファターゼSixAの構造を決定した。更に、酸化ストレスとシグナル伝達系との境界領域での研究としては、ヘム結合能を持つとともに、新規の酸化ストレスの応答のペルオキシダーゼ(ペルオキシレドキシン)であるHBP23の構造や、細胞外のシグナル制御系として、マウス海馬に高発現し記憶や学習に関与する新規セリンプロテアーゼであるニューロプシンの結晶構造を決定した。

【研究分担者】
東常行	X腺研究所	部長(研究職/">(Kakenデータベース)
清水敏之	奈良先端科学技術大学院大学	バイオサイエンス研究科	助手	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
清水敏之	奈良先端科学技術大学院大学	バイオサイエンス研究科	助手	(Kakenデータベース)