構造生物学：B₁₂依存性光受容体による遺伝子調節の構造基盤

生物が光を感知して応答できるのは、光受容体タンパク質の存在によっている。新たに見つかったCarH型光受容体は、光を感知する発色団としてビタミンB₁₂誘導体であるアデノシルコバラミンを使って光に依存した遺伝子調節を行う。今回我々は、高度好熱菌のThermus thermophilus由来のCarHについて、3つの互いに関連する状態、すなわち暗所にあってオペレーターDNAと結合していない遊離状態と結合している状態、それに光曝露後の状態での結晶構造を報告する。これらの構造によって、アデノシルコバラミンが暗所でのCarH四量体形成を仲介する仕組みや、この四量体がプロモーターの−35領域に結合して転写を抑制する仕組み、また光への曝露が大規模なコンホメーション変化を引き起こしてそれが転写を活性化する仕組みが可視化された。酵素の補助因子であるアデノシルコバラミンを光センサーに転用するという注目すべき機能拡大に加えて、2つの互いに無関係なタンパク質モジュールも転用されてCarHの組み立てに使われていることが分かった。これらの知見は、ビタミンB₁₂の持つ生物学的役割を拡張するものであり、光依存性遺伝子調節のこれまで知られていなかった様式について重要な手掛かりを与えるものだ。

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