【研究領域課題番号】21H02100 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

超好熱古細菌 / ウイルス / 進化 / タンパク質 / 古細菌 / 多様性 / 超好熱菌

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2021-04-01 - 2025-03-31

【配分額】17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)

【研究分野】進化生物学

【研究領域課題番号】20370094 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

機能進化 / 祖先型 / 古細菌 / 真正細菌 / NDK / ジャイレース / 耐熱性 / 活性 / コンセンサス / 祖先型酵素 / 全生物の共通祖先 / IPMDH / グリシルtRNA合成酵素 / 超好熱菌

【研究成果の概要】

翻訳系酵素(GlyRS)、代謝系酵素(IPMDHとNDK)、複製系酵素(ジャイレース)の祖先型酵素を作製した。翻訳系と複製系の酵素に関して、細菌祖先型酵素の作製に成功し、高度好熱菌よりも高い耐熱性を持つことが明らかとなった。代謝系酵素では、以前より研究を進めていたNDK に関していくつかの変異酵素を作製することにより、細菌、古細菌、全生物共通祖先の祖先型酵素が何れも非常に高い(100℃以上)耐熱性を持つことを明らかにした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】20,540千円 (直接経費: 15,800千円、間接経費: 4,740千円)

【研究分野】生物・生体工学

【研究領域課題番号】11450314 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

炭酸固定 / Rubisco / ATP-citrate lyase / ビオチン / カルボキシラーゼ / 超好熱菌 / 始原菌 / Thermococcus / archaea / 嫌気的炭酸固定 / リブロースビスリン酸カルボキシラーゼ / RuBisCO

【研究成果の概要】

HD-1株において、4種類のbiotin化タンパク(130kDa-BP、120kDa-BP、70kDa-BP、19kDa-BP、BP=Biotinylated Protein)の存在が示唆された。120kDa-BPの遺伝子を単離し、その塩基配列を決定した結果、推定分子量121.4kDa、1154aaをコードする3462bpから成る単一のORF上に、acetyl-CoA carboxylaseに特徴的な3つの機能であるbiotin carboxylase(BC)、biotin carboxyl carrier protein(BCCP)およびcarboxyltransferase(CT)遺伝子と相同的な領域が存在することが判明した。In vitroでは本酵素はacetyl-CoA carboxylase活性を有した。
超好熱始原菌Thermococcus kodakaraensis KOD1のゲノム上に存在するRubisco様遺伝子が、実際に高い炭酸固定能を有する酵素をコードしていること、および本遺伝子が転写翻訳され、Rubiscoがタンパク質としてKOD1株内に存在していることを明らかにした。超好熱始原菌由来Rubiscoがlarge subunitのみから構成されること、および新規な10量体、五角形構造を有することを明らかにした。さらに、組換え型Tk-Rubiscoの結晶化に成功し、X線解析の結果、2.8Angstromの分解能で本酵素の立体構造を明らかにした。
我々はまたChlorobium limicolaを題材として、原核生物のATP-citrate lyase遺伝子を単離し、本酵素の構造を明らかにした。既存のATP-citrate lyaseと異なり、原核生物のATP-citrate lyaseが2つのpolypeptideからなるhetero-enzymeであること、活性には両subunitが必須であることを明らかにした。また、原核生物のATP-citrate lyaseがcitrate synthase活性をもたないことを示した。また、oxaloacetate、ADPにより酵素活性が阻害されることから、本酵素が還元的TCA回路の回転方向や速度を調節していることを示した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1999 - 2000

【配分額】12,900千円 (直接経費: 12,900千円)