二機能性タンパク質のダイナミックな構造と機能制御

双功能蛋白的动态结构和功能控制

基本信息

批准号：
22H02588
负责人：
久保稔
金额：
$ 11.23万
依托单位：
University of Hyogo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

クラミドモナスの動物型クリプトクロム（CraCRY）は、(1)光による体内時計の遺伝子調節（クリプトクロム機能）に加えて、(2)光を用いたDNAの修復（光回復酵素機能）も行うbi-functionalタンパク質である。クリプトクロムと光回復酵素が共通祖先から分子進化・機能分化していく中で、CraCRYは二つの機能を獲得した。CraCRYは、光受容補因子FADを保持した光回復酵素様のドメインの末端に、天然変性領域が付け足された構造をもっている。本研究では“FADの化学状態と天然変性領域のダイナミクスの連関”に焦点を当てて、CraCRYの二機能制御機構を明らかにする。CraCRYのFADは生体環境に応じて、①酸化型、②セミキノン型（クリプトクロム機能における暗状態）、③還元型（クリプトクロム機能における明状態かつ光回復酵素機能の休止状態）の3つの化学状態をとる。本年度はそれら3状態のCraCRYの調製方法を確立し、X線小角散乱による天然変性領域の構造解析を試みた。天然変性領域は切断し易い性質があったが、①酸化型と③還元型の安定な取り扱い方法を確立し、現在までに、①酸化型のX線小角散乱データを再現性よく得ることに成功している。天然変性領域は完全なランダムコイル状態でなく、準コンパクトな構造をとる描像が明らかになりつつある。一方、時間分解紫外分光を用いて、③還元型CraCRYのDNA修復を観測することにも成功した。

衣藻动物隐花色素（CraCRY）是一种双功能蛋白。在隐花色素和光活化酶从其共同祖先的分子进化和功能分化过程中，CraCRY 获得了两种功能。 CraCRY 的结构中，在包含光感受器辅因子 FAD 的光活化酶样结构域的末端添加了一个自然变性区域。在这项研究中，我们将通过关注“FAD的化学状态与自然变性区域的动态之间的联系”来阐明CraCRY的双功能调节机制。 CraCRY的FAD根据生物环境具有三种化学状态：（1）氧化形式，（2）半醌形式（用于隐花色素功能的暗状态）和（3）还原型（用于隐花色素功能的亮状态和用于光复活酶功能的休眠状态））。拿。今年，我们建立了在这三种状态下制备CraCRY的方法，并尝试使用小角X射线散射分析自然变性区域的结构。尽管自然变性区域具有易于切割的特性，但我们已经建立了稳定处理（1）氧化形式和（3）还原形式的方法，并且迄今为止已成功获得了小角度X射线散射数据(1)氧化形式，重现性好。越来越清楚的是，自然变性区域并不具有完全随机的卷曲状态，而是具有准致密的结构。另一方面，利用时间分辨紫外光谱，我们也成功观察到了(3)还原CraCRY的DNA修复。