超好熱菌の新規呼吸鎖複合体IIのサブユニット会合に伴う機能変換

与嗜热菌新型呼吸链复合物 II 亚基关联相关的功能转变

基本信息

  • 批准号:
    15770088
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.86万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
  • 财政年份:
    2003
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2003 至 2005
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

呼吸鎖複合体IIは、クエン酸回路を構成する酵素であると共に、好気的呼吸鎖電子伝達系の電子の入口の1つとして極めて重要な役割を果たす、複合金属フラビンタンパク質である。本研究では、熱安定かつ祖先型の特徴を有する超好熱性古細菌の呼吸鎖複合体II(Iwasakiら(2002)J.Biol.Chem.277,39642-39648;Liら(2003)Biochemistry 42,15003-150O8)をモデルとし、複合酸化還元膜酵素のサブユニット会合の際、「個々のサブユニット固有のタンパク質機能がどのように変換しうるか」を解明することを目的とした。本年度は以下の成果を得た。(1)古細菌および大腸菌SdhAにつき、大腸菌を宿主とする単独発現を行ない、いずれの場合もFADの共有結合が起きないことを確認した。古細菌SdhAは安定であり、FADの酸化還元電位(Em)が低いことを示せたが、大腸菌SdhAは不安定でプロテアーゼ分解されやすいことがわかった。(2)大腸菌SdhABの発現を行ない、このユニットでFAD共有結合化を確認した。古細菌SdhABでは正常なサブユニット会合が起きず、SdhBのC末側鉄硫黄ドメインの発現異常が考えられた。(3)古細菌遺伝子クラスターは大腸菌で下流側ORFを通常発現できない。古細菌sdhABCDオペロンの各ORFの上流にそれぞれ大腸菌型SD配列を導入した人工オペロンを作成、大腸菌発現を検討し可溶性画分からSdhACDを含むサブ複合体を部分精製した。SdhBサブユニットに相当するバンドは電気泳動で確認できなかったが、断片化した可能性は否定できていない。断片化していないSdhBは膜画分に発現したが、C末側鉄硫黄クラスターの存在を確認するには至らなかった。(4)本研究に関連して鉄硫黄クラスターのアッセンブリー・分解機構およびそれを研究するための分光学的手法発展を目的とし、呼吸系関連の単純な鉄硫黄タンパク質につき、詳細な分光学およびX線構造解析を継続して行なった。以上の主要研究成果は、原著論文等として発表した。
呼吸链复合物II是一种复杂的金属黄素蛋白,是构成柠檬酸循环的酶,并且作为有氧呼吸链电子传递系统中的电子入口点之一也发挥着极其重要的作用。在这项研究中,我们研究了超嗜热古菌的呼吸链复合体 II,它具有热稳定性和祖先特征(Iwasaki et al. (2002) J. Biol. Chem. 277, 39642-39648;Li et al. (2003) Biochemistry 42,15003-150O8)作为模型,我们的目的是阐明在复杂的氧化还原膜酶的亚基关联过程中“单个亚基的独特蛋白质功能如何被转化”。今年,我们取得了以下成果。 (1)以大肠杆菌为宿主,古细菌和大肠杆菌SdhA独立表达,并且证实在两种情况下均未发生FAD的共价结合。结果表明,古菌SdhA稳定,FAD的氧化还原电位(Em)较低,而大肠杆菌SdhA不稳定,容易被蛋白酶降解。 (2)我们表达了大肠杆菌SdhAB并证实了FAD在该单元中的共价结合。古菌 SdhAB 中未发生正常亚基关联,表明 SdhB C 端铁硫结构域表达异常。 (3)古菌基因簇不能在大肠杆菌中正常表达下游ORF。我们通过在古菌 sdhABCD 操纵子的每个 ORF 上游引入大肠杆菌型 SD 序列来创建人工操纵子,检查其在大肠杆菌中的表达,并从可溶性部分中部分纯化含有 SdhACD 的子复合物。虽然通过电泳无法确认对应于SdhB亚基的条带,但不能排除断裂的可能性。尽管未片段化的 SdhB 在膜部分中表达,但无法确认 C 末端铁硫簇的存在。 (4) 结合本研究,目的是开发铁硫团簇的组装和分解机制,并继续研究它们的光谱方法。上述主要研究成果均以原创论文形式发表。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Crystallization and preliminary X-ray diffraction studies of the hyperthermophilic archaeal sulredoxin having the unique Rieske [2Fe-2S] cluster environment
具有独特 Rieske [2Fe-2S] 簇环境的超嗜热古菌硫氧还蛋白的结晶和初步 X 射线衍射研究
Rational design of a mononuclear metal site into the archaeal Rieske-type protein scaffold
  • DOI:
    10.1074/jbc.m414051200
  • 发表时间:
    2005-03-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Iwasaki, T;Kounosu, A;Scott, RA
  • 通讯作者:
    Scott, RA
Modular structure and assembly of archaeal respiratory complex II.
古菌呼吸复合体 II 的模块化结构和组装。
酸素呼吸系の初期機能進化パターン
氧气呼吸系统的初始功能进化模式
岩崎 俊雄 他: "極限微生物から学ぶ酸素呼吸系獲得への道:エネルギー代謝系機能進化の分子基盤(和文総説)"極限環境微生物学会誌. 2巻・2号. 5-7 (2003)
Toshio Iwasaki 等人:“学习从极端微生物获得氧气呼吸系统的途径:能量代谢系统功能进化的分子基础(日本评论)”极端微生物学会杂志第 2 卷,第 2 卷 5。 -7 (2003)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
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  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
    岩崎 俊雄

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