(5) 生体分子の構造・機能に関わる情報基盤の整備

(5) 生体分子の構造・機能に関わる情報基盤の整備

課題番号2011017631
研究機関名農業生物資源研究所
研究期間2011-2015
年度2011
研究問題1.画期的な農作物や家畜等の開発を支える研究基盤の整備
大課題(2)農業生物のゲノムリソース・情報基盤の整備・高度化
中課題(5) 生体分子の構造・機能に関わる情報基盤の整備
大項目第2 国民に対して提供するサービスその他の業務の質の向上に関する目標を達成するためとるべき措置
中項目1.試験及び研究並びに調査
摘要1. 昆虫のライフサイクルを制御する幼若ホルモン(JH)のシグナル伝達の分子機構の解明に向け、JH結合タンパク(JHBP)-JH複合体が外部環境の誘電率の低下を感知してJHを放出することを実証した。さらに、構造機能解析の成果を統合することにより、JHBPによるJHの血中輸送(JHシグナル伝達の初期過程)の分子構造メカニズムを解明した。JHとJHBPは昆虫に特有の分子であることから、この分子構造メカニズムの情報を利用することでJHの血中輸送を阻害する物質の精密な設計が可能になり、昆虫への選択性が高く、安全性の高い新規昆虫成長制御剤の開発が加速されると期待される。2. 健康食品やナノ材料など新しい糖質素材として期待されるイソマルトオリゴ糖生成の分子機構の解明に向け、澱粉をデキストランに変換する酵素I(DGase)とデキストランを環化して環状イソマルトオリゴ糖を作る環状化酵素(CITase)の結晶構造を決定した。バチルス菌由来CITaseについては、重合度8の直鎖イソマルトオリゴ糖複合体および環状イソマルトオリゴ糖複合体の立体構造も決定し、触媒反応の分子機構を解明した。さらに、分子構造設計により、高産生変異酵素や重合度選択性の異なる変異酵素の作出など、CITaseの高機能化に成功した。これにより、変異酵素を利用した環状イソマルトオリゴ糖の効率的な生産法の確立に道が拓かれた。3. トマトモザイクウイルス(ToMV)の増殖に必須な宿主因子として、ARL8(ARFファミリーに属する低分子量GTP結合タンパク質)が同定された(中課題2-21参照)。ToMVの複製・増殖の分子機構の解明に向け、ARL8のGTP結合型およびGDP結合型立体構造を決定した。GDP結合型には2種類の構造があり、Mg2+濃度の上昇に伴い、GDP結合型構造からGTP結合型様構造に移行することを見出した 。ARFタンパク質は、細胞内の膜を介した物質輸送において重要な役割を担うことが知られており、ARL8でGTP結合型とGDP結合型の立体構造変化の分子機構が明らかになったことにより、ARFファミリータンパク質の分子スイッチ機能の解明が進むと期待される。また、複製タンパク質のヘリカーゼドメインの立体構造を解析した。この情報によりToMVの複製・増殖の機構解明が大きく進むことが期待される。4. 根粒菌・菌根菌の共生に関与する分子メカニズムの解明に資するために、共通共生因子CCaMKについて(中課題2-23を参照)、計算科学的に構築した天然体および機能獲得型変異体の立体構造モデルを利用してリン酸化残基を中心とする水素結合ネットワークを明らかにした。5. 相互作用因子の探索や機能未知タンパク質の機能特定を効率化するため、生体内低分子化合物の三次元構造データベース(3DMET)の新バージョンRelease2.1 (収録件数 5,920 ・ 8,581件)を平成24年2月6日に公開した (http://www.3dmet.dna.affrc.go.jp/)。 本データベースを活用して有用タンパク質の構造機能解析が進展するものと期待される。6. 遺伝子高速検出システムの構築に関する研究では、イネの系で確立したshort PCRを利用する方法が、48種類の農作物についても原法のまま適用できることを証明した。褐変が顕著なレタス等では、褐変を阻害するシステインを利用することで原法が適用可能であることが分かった。また、病害が生じた栽培中の作物について、感染した病原菌を同様の方法で検出することができた。利用局面の拡大が図られたことで、遺伝子高速検出システムの実用化が期待される。
研究分担(独)農業生物資源研究所,農業生物先端ゲノム研究センター,生体分子研究ユニット
(独)農業生物資源研究所,農業生物先端ゲノム研究センター,生体分子研究ユニット
(独)農業生物資源研究所,農業生物先端ゲノム研究センター,生体分子研究ユニット
(独)農業生物資源研究所,農業生物先端ゲノム研究センター,生体分子研究ユニット
(独)農業生物資源研究所,農業生物先端ゲノム研究センター,生体分子研究ユニット
(独)農業生物資源研究所,農業生物先端ゲノム研究センター,生体分子研究ユニット
(独)農業生物資源研究所,農業生物先端ゲノム研究センター,生体分子研究ユニット
(独)農業生物資源研究所,農業生物先端ゲノム研究センター,生体分子研究ユニット
(独)農業生物資源研究所,農業生物先端ゲノム研究センター,生体分子研究ユニット
協力分担関係(社)農林水産・食品産業技術振興協会
国立大学法人東京大学
国立大学法人九州大学
(独)農業・食品産業技術総合研究機構
国立大学法人大阪大学
学校法人近畿大学
国立大学法人京都工芸繊維大学
(株)免疫生物研究所
日清製粉(株)
ニットーボーメディカル(株)
予算区分技会交付金研究 イノベーション創出事業 委託プロ[動物ゲノム] 文科省[科研費] 文科省・JST競争的資金
業績(1)Rhizobial and fungal symbioses show different requirements for calmodulin binding to calcium calmodulin?dependent protein kinase in Lotus japonicus
(2)Mutation analysis of poly-γ-DL-glutamic acid hydrolase (PghP) from Bacillus subtilis bacteriophage φNIT1
(3)Recent development of 3DMET (release 2.X)
(4)Enhancement of GH66 dextranase activity by truncation of N- and C-terminal variable regions, suggesting proenzyme-like activation
(5)Alteration of product specificity of cycloisomaltooligosaccharide glucanotransferase from Bacillus circulans T-3040
(6)デキストラナーゼに見出された『プロ酵素を介する活性化現象』の分子機構
(7)高度好熱菌由来低温ショック蛋白質と一本鎖核酸の熱力学的相互作用と立体構造
(8)クラスIII型carbazole 1,9a-dioxygenaseにおけるferredoxin-terminal oxygenase間の結合解離メカニズムの解明
(9)クロオオアリワーカー触角特異的ヒトコレステロール結合タンパク質類似タンパク質の同定,発現,性状解析
(10)生体内分子の三次元構造データベースの開発とRelease 2.1の公開
(11)ホモロジーモデリングを用いた卵殻蛋白質Ovocalyxin-32の機能推定
(12)好熱性古細菌Aeropyrum pernix K1由来トリプトファニル-tRNA合成酵素の結晶構造に基づく基質認識機構
(13)放線菌α-L-ラムノシダーゼの構造と機能
(14)イネ由来イノシトールモノフォスファターゼ基質複合体の結晶構造解析
(15)イネ由来L-ガラクトース脱水素酵素のX線結晶構造解析
(16)好酸性細菌由来β-グルクロニダーゼの結晶構造解析
(17)Streptococcus mutans由来デキストラナーゼの結晶構造に基づく触媒機構の解明
(18)Streptococcus mutans由来デキストラナーゼのX線結晶構造解析
(19)Bacillus circulans T-3040 由来サイクロデキストラン合成酵素と環状イソマルトオリゴ糖との複合体のX線結晶構造解析
(20)環状イソマルトオリゴ糖グルカノトランスフェラーゼの合目的変異導入による生成物特異性の制御
(21)環状イソマルトオリゴ糖グルカノトランスフェラーゼの活性向上と生成物サイズ特異性の制御
(22)昆虫幼若ホルモンの血中輸送メカニズムの解明
(23)環状イソマルトオリゴ糖グルカノトランスフェラーゼのβ→αループ2はCI-8の優先的生成に寄与する
(24)Crystal structure of bacteriophage ΦNIT1 zinc peptidase PghP that hydrolyzes γ-glutamyl linkage of bacterial poly-γ-glutamate
(25)Structure-based engineering of glucose specificity in a family 10 xylanase from Streptomyces olivaceoviridis E-86
(26)Novel dextranase catalyzing cycloisomaltooligosaccharide-formation and identification of catalytic amino acids and their functions using chemical rescue approach
(27)Truncation of N- and C-terminal regions of Streptococcus mutans dextranase enhances catalytic activity
(28)Phyllosphere yeasts rapidly break down biodegradable plastics
(29)Phytochromes A and C cooperatively regulate early and transient gene expression after red-light irradiation in rice seedlings
(30)Role of charged residues in stabilization of Pyrococcus horikoshii CutA1, which has a denaturation temperature of nearly 150 °C
(31)Structural and biochemical characterization of glycoside hydrolase family 79 β-glucuronidase from Acidobacterium capsulatum
(32)A host small GTP-binding protein ARL8 plays crucial roles in tobamovirus RNA replication
(33)Interconversion of two GDP-bound conformations and their selection in an Arf-family small G protein
(34)Toll-like receptor 4 polymorphism impairing lipopolysaccharide signaling in Sus scrofa, and its restricted distribution among Japanese wild boar populations
(35)Interaction of a goose-type lysozyme with chitin oligosaccharides as determined by NMR spectroscopy
(36)Crystallization and preliminary crystallographic analysis of dextranase from Streptococcus mutans
(37)Structural elucidation of dextran degradation mechanism by Streptococcus mutans dextranase belonging to glycoside hydrolase family 66
(38)Structural mechanism of JH delivery in hemolymph by JHBP of silkworm, Bombyx mori
(39)NMR assignments of ubiquitin fold domain (UFD) in SUMO-activating enzyme subunit 2 from rice
(40)Expansion of the amino acid repertoire in protein biosynthesis in silkworm cells
(41)Expression, purification, and functional characterization of a stable helicase domain from a tomato mosaic virus replication protein
(42)Crystallization and preliminary X-ray crystallographic analysis of a helicase-like domain from a tomato mosaic virus replication protein
(43)新規な蛍光性タンパク質とそれをコードする遺伝子
(44)ユビキチン依存型タンパク質分解系を利用した生体内タンパク質分解システム、及びそのシステムを利用したタンパク質の機能解明方法
(45)新規な蛍光性タンパク質とそれをコードする遺伝子
パーマリンクhttps://agriknowledge.affrc.go.jp/RN/3030166891
収録データベース研究課題データベース

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