化学修飾によるコレラ菌Na+輸送型NADH-キノン酸化還元酵素の構造と機能の解明

通过化学修饰阐明霍乱弧菌 Na+ 转运 NADH-醌氧化还原酶的结构和功能

基本信息

批准号：
22KJ1795
负责人：
石川萌
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1795/
关键词：
NQR 阻害剤クライオ電子顕微鏡ナトリウム輸送酸化還元酵素

项目摘要

年次計画に基づき、病原性細菌のエネルギー生産を担っている重要酵素ナトリウム輸送性NADH-ユビキノン酸化還元酵素（以下NQR）の機能と構造を解明するために研究を行なった。まずNQRの機能を説明するために重要な精密立体構造情報を得るべく、大阪大学の岸川博士とクライオ電子顕微鏡を用いた共同研究を行なった。その結果、2014年に発表されていたX線結晶構造論文では不明瞭であった重要構造を全て解き明かし、NQRの機能において重要な役割を果たす構造の柔軟性を証明することに成功した。また特に阻害剤が結合したNQR構造を２種類も解明した。この結果はこれまでに申請者が独自に合成した阻害剤プローブを用いて提唱した阻害作用において重要な構造モデルを実証するものである。これらの結果をまとめて国際誌Nature communicationに発表することができた。さらに、「基質UQの側鎖構造がNQRのナトリウム輸送と電子伝達の共役機構において重要な役割を担う」ことを発見し、これを証明すべく独自で合成したUQアナログを用いて生化学実験を行なった。そしてこの結果を国際誌BBA Bioenergeticsに発表することができた。またこれらの結果を農芸化学会、農薬学会、生物物理学会、農薬デザイン研究会および生体エネルギー研究会で発表し、その多くで優秀発表賞を受賞することができた。

根据年度计划，我们开展了研究，以阐明钠转运NADH-泛醌氧化还原酶（NQR）的功能和结构，NQR是病原菌中负责产生能量的重要酶。首先，我们与大阪大学的 Kishikawa 博士使用冷冻电子显微镜进行了联合研究，以获得对于解释 NQR 功能非常重要的精确三维结构信息。结果，他们成功地阐明了2014年发表的X射线晶体结构论文中不清楚的所有重要结构，并证明了在NQR功能中发挥重要作用的结构灵活性。特别是，阐明了与抑制剂结合的两种类型的 NQR 结构。该结果验证了对于申请人使用最初合成的抑制剂探针提出的抑制作用很重要的结构模型。我们总结了这些结果并将其发表在国际期刊《Nature communications》上。此外，他们发现“底物 UQ 的侧链结构在 NQR 中钠传输和电子转移的耦合机制中发挥着重要作用”，为了证明这一点，他们使用他们发现的 UQ 类似物进行了生化实验。我已经合成了。我们能够在国际期刊 BBA Bioenergetics 上发表我们的研究结果。我们还在农业化学学会、日本农业化学学会、日本生物物理学会、农药设计研究小组和生物能源研究小组上发表了这些成果，并在其中许多会议上获得了优秀演讲奖。